Suspensión (vehículo)

Suspensión de bobina y amortiguadores
Suspensión de hojas , la amortiguación se produce mediante la fricción entre las hojas individuales de los resortes

La suspensión forma parte del chasis de los vehículos. Soporta el peso de la superestructura y está destinado a garantizar que la superestructura permanezca en calma y que las sugerencias de la carretera no se transfieran directamente a la superestructura. Los pasajeros y la carga están protegidos de cargas elevadas. Las velocidades más altas solo son posibles con vehículos con suspensión. Junto con los amortiguadores , la suspensión garantiza un compromiso entre el confort de conducción y la seguridad de conducción. Por un lado, los ocupantes deben estar protegidos de vibraciones desagradables de levantamiento, cabeceo y balanceo, así como de impactos, y por otro lado, debe lograrse el agarre más uniforme posible.

En el momento de los vagones , la suspensión solo se usaba para comodidad de conducción. En el caso de los vehículos de motor de movimiento más rápido , también era fundamental para la seguridad de la conducción.

Modo de acción

La suspensión sigue el principio de aislamiento de vibraciones . Las vibraciones cuyas frecuencias están muy por encima de las frecuencias naturales de la estructura se reducen en su amplitud. Se amplifican las vibraciones en las proximidades de la frecuencia natural. Sugerencias z. B. ser tenido en cuenta por la dirección o por los baches en la carretera. Una amortiguación insuficiente pone en peligro la seguridad de conducción. La fuerte amortiguación mejora el contacto con la carretera, pero empeora la comodidad de conducción. Por lo tanto , las curvas características de los amortiguadores convencionales se adaptan a los requisitos de dinámica de conducción y comodidad de conducción . Las fuerzas del amortiguador son diferentes para la tensión y la compresión, así como no lineales sobre la velocidad del amortiguador.

Los vehículos que solo se mueven a través de sus neumáticos no son adecuados para velocidades de conducción más altas. Esto se debe en parte a las altas frecuencias naturales, pero principalmente a la baja amortiguación de los neumáticos. Por lo tanto, están sujetos a una velocidad máxima relacionada con el diseño y no forman parte de los vehículos de suspensión.

Con desarrollos más recientes, las características del amortiguador se pueden ajustar electrónicamente. En el caso de carros activos , la amortiguación también se puede generar mediante una fuerza de accionamiento. De acuerdo con el "principio del gancho del cielo", la carrocería se vuelve independiente de la superficie irregular de la carretera si se fija al "cielo".

Suspensión de elevación

Para un buen confort de marcha, la suspensión está diseñada para una carga de referencia (carga de construcción) para una frecuencia de resonancia corporal que se especificará. Esto da como resultado una constante de resorte relativamente blanda del resorte de suspensión , en la que también se debe tener en cuenta la contribución de los cojinetes de articulación, que se retuercen durante el resorte (tasa de resorte secundario). Con el fin de no exceder la deflexión del resorte disponible cuando el vehículo está cargado, la curva característica, generalmente por medio de "topes de goma" en casos simples, para B. ballestas diseñadas también por el propio muelle, cada vez más progresivas. Al rebotar, la rueda se mantiene en su lugar mediante un tope de rebote. Un freno de rebote también puede hacer que la rama de rebote sea progresiva. Los vehículos con control de nivel se mueven z. B. también en funcionamiento con remolque en el rango cómodo de la característica. Esta característica se relaciona con el recorrido vertical ( recorrido del resorte ) del punto de contacto de la rueda o el centro de la rueda e incluye todos los elementos de resorte que se pueden ubicar en diferentes lugares.

Suspensión antivuelco

Con la ayuda de estabilizadores , se reduce la inclinación lateral ( balanceo ) del vehículo en las curvas y se coordina el comportamiento de autodirección en aceleraciones laterales elevadas. Sin embargo, los estabilizadores que son demasiado duros perjudican la comodidad de conducción en desniveles del suelo unilaterales o alternos. La carrocería del vehículo "copia" la carretera. Los estabilizadores activos pueden desactivar este conflicto de objetivos cuando se conduce en línea recta.

Suspensión compuesta

Ocasionalmente, el movimiento de cabeceo también se vio influenciado por la conexión de las dos ruedas en un lado. En 1963 , BMC introdujo el Hydrolastic , en el que las ruedas de un lado están conectadas a través de un sistema hidráulico. La compresión de la rueda delantera hace que la rueda trasera rebote. Las válvulas de amortiguación reducen las vibraciones de cabeceo. Esta conexión de las ruedas delanteras y traseras se realizó de forma puramente mecánica de la misma manera que el resorte de equilibrio en la dirección transversal en el Citroën 2CV . Redujo la rigidez del resorte resultante durante los movimientos de cabeceo y reemplazó la suspensión de elevación. En el Packard Torsion Level Ride , se utilizaron barras de torsión en lugar de resortes helicoidales. En conexión con un motor eléctrico, se hizo posible un control de nivel.

Masa suspendida y suspendida

La superestructura que debe mantenerse lo más estable posible al pasar sobre baches es la masa suspendida . La masa no suspendida, por otro lado, sigue en gran medida la superficie irregular de la carretera. Está apoyado por el resorte del neumático en la calzada y realiza un movimiento vertical con respecto a la carrocería.

La masa no suspendida también incluye las ruedas.

Los componentes cuyo centro de masa no sigue completamente la superficie irregular de la carretera se cuentan solo parcialmente como masas no suspendidas:

  • el manillar ,
  • los resortes (incluidos estabilizadores y resortes de equilibrio ),
  • los amortiguadores y
  • los semiejes (ejes motrices con suspensión independiente; los ejes rígidos forman parte íntegramente de la masa no suspendida).

Las fluctuaciones no deseadas de la carga de las ruedas y, en menor medida, las aceleraciones de la carrocería, son menores cuanto menor es la masa no suspendida en relación con la masa suspendida del vehículo. Para obtener una relación tan favorable, que es pequeña para lograr una relación de masa no suspendida con respecto a la masa suspendida, de automóviles deportivos y de carreras, especialmente ruedas livianas hechas de aleaciones de aluminio y magnesio o plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP) y sistemas de frenos livianos, por ejemplo, fibra de carbono -cerámica - se utilizan discos de freno .

Diseños

En los primeros automóviles , la suspensión se consiguió, como en los vagones, mediante un par de ballestas fijadas longitudinalmente por eje. Este tipo de construcción todavía se utiliza en vehículos comerciales en la actualidad. Los resortes se utilizan tanto para suspensión como para guiado de ruedas. Antes de la Primera Guerra Mundial, surgió la suspensión con resortes helicoidales , luego también con resortes de barra de torsión. Estos resortes no pueden guiar la rueda y se combinan con varias construcciones de suspensión de ruedas . Mientras tanto, los resortes helicoidales se han vuelto ampliamente aceptados, a menudo en combinación con un amortiguador de guía de rueda como eje de puntal . En los coches de carreras, el muelle helicoidal se acciona mediante varillas de empuje.

Uno de los coches más conocidos con suspensión de barra de torsión es el VW Beetle con una "espada de resorte" como brazo de arrastre en el eje trasero al que se une el péndulo de medio eje al cojinete de la rueda. También había hojas de resorte en los tubos del eje del eje delantero del brazo de la manivela que estaban sujetos a torsión.

A partir de la década de 1930, pero especialmente en la de 1950, muchos fabricantes de automóviles europeos y estadounidenses fabricaron vehículos con resortes de torsión dispuestos longitudinalmente, algunos incluso con control de nivel.

La suspensión neumática ampliamente utilizada en autobuses y camiones , en la que un compresor genera presión de aire que proporciona una suspensión cómoda con la opción de control de nivel mediante fuelles, fue utilizada por Borgward por primera vez en Alemania . En los años sesenta, algunos de los sedanes de lujo de Mercedes-Benz tenían suspensión neumática.

Desde el Citroën DS, Citroën ha estado instalando suspensión hidroneumática ( hidroneumática ) en sus coches de gama media y de lujo . En el pasado, Mercedes-Benz y Rolls-Royce lo usaban bajo licencia. Con el Citroën XM , Citroën presentó el Hydractive controlado electrónicamente . El Citroën Xantia Activa también tenía barras estabilizadoras activas que suprimían casi por completo el balanceo de la carrocería en las curvas.

En 1998, Mercedes-Benz fue el primer fabricante alemán en equipar la Clase S con el "Airmatic", una suspensión neumática con amortiguadores conmutables (ADS). Aquí se utilizó por primera vez un fuelle rodante guiado externamente con refuerzos axiales. Mientras tanto, varios fabricantes ofrecen los modelos de lujo opcionalmente con suspensión neumática, lo que contribuye significativamente a la comodidad. El nivel se puede ajustar a la situación de conducción con la suspensión neumática ( control de nivel ). Por ejemplo, el nivel se puede subir fuera de la carretera o bajar en la autopista, lo que reduce la resistencia del aire .

Active Body Control es una suspensión activa asistida por computadora . Mercedes-Benz introdujo este sistema hidráulico para ajustar la base del resorte en 1999 en el C 215 .

La suspensión eléctrica, en la que un motor lineal eléctrico empuja la rueda hacia abajo o la levanta, aún no se encuentra en los vehículos de producción. Los desniveles de la calzada deben nivelarse de tal manera que los ocupantes del vehículo no lo sientan. Este sistema también permite teóricamente dejar que el vehículo salte obstáculos.

Vehículos de dos ruedas

Para la suspensión de bicicletas y motocicletas se utilizan diferentes sistemas de suspensión. A menudo se puede encontrar una horquilla telescópica en la parte delantera que, además de la suspensión, también se hace cargo de la guía de la rueda por medio de tubos telescópicos.

Los sistemas de suspensión trasera generalmente están diseñados como un brazo oscilante . En los motonetas , este balancín es a menudo al mismo tiempo el portador de accionamiento con el motor y la caja de cambios, pero esto aumenta las masas no suspendidas; esta disposición se denomina brazo oscilante del tren de transmisión . Los sistemas de suspensión y guía de las ruedas también rara vez están separados, como la dirección Ackermann en la Yamaha GTS 1000 o la Bimota Tesi . Por otro lado, se han establecido con éxito los sistemas " Telelever " de BMW , que desacoplan el guiado de la rueda delantera de la suspensión. En épocas anteriores, las ruedas delanteras también se guiaban a menudo balanceándose; se divide en alas largas y cortas, así como alas empujadas y tiradas; Los columpios con brazos oscilantes especialmente cortos también se denominan horquillas de balancines . Las horquillas de paralelogramo y las horquillas pendulares de las motocicletas de las décadas de 1920 y 1930 son diseños especiales de los brazos oscilantes .

En la carga del conductor se debe realizar en motocicletas un valor del 25 al 30 por ciento del recorrido total para el rebote (hundimiento) según estén disponibles. Si la compresión es demasiado fuerte - porcentaje alto - se pierde el recorrido utilizable del resorte (recorrido positivo del resorte), el centro de gravedad se baja y la comodidad de conducción y la estabilidad en las curvas se ven perjudicadas. Lo mismo se aplica a un recorrido negativo insuficiente del resorte : la horquilla telescópica tiene una tasa de resorte (o precarga) demasiado alta, lo que, según el estado de la carretera, puede provocar que la bicicleta salte con una guía y un agarre deficientes, así como con un mal agarre. comodidad de conducción.

literatura

  • Olaf von Fersen (ed.): Un siglo de tecnología automotriz. Carros pasajeros. VDI Verlag, 1986, ISBN 3-18-400620-4 , págs. 366-396.
  • Michael Trzesniowski: Tecnología de los coches de carreras: conceptos básicos, construcción, componentes, sistemas. Vieweg + Teubner, primera edición 2008, ISBN 978-3-8348-0484-6 , págs. 293-305.

enlaces web

  • Paul Balzer: Animaciones de las vibraciones amortiguadas en un "cuarto de vehículo" (masas de: 1 rueda, conductor, 1/4 de la carrocería)

Evidencia individual

  1. ↑ un b Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert (Ed.): Vieweg Manual de Tecnología de Automotive . 6ª edición actualizada. Vieweg + Teubner, 2011, ISBN 978-3-8348-1011-3 , págs. 580–582 ( vista previa limitada en la búsqueda de libros de Google).
  2. ↑ http://copeland.id.au/wp-content/uploads/2010/05/Hydrolastic.pdf Artículo sobre Hydrolastic
  3. ↑ M. Mitschke, H. Wallentowitz: Dinámica de los vehículos de motor. Springer, 2004.
  4. ^ Benny Wilbers , Werner Koch: Nueva tecnología de chasis en detalle, ISBN 3-929534-17-7