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CURSO DE PERITOS VALUADORES MAY0 2009 UNICCAT

INSTRUCTOR ARTURO MENDOZA VAZQUEZ

DESCRIPCION DE LA SUSPENSION

La suspensión de un automóvil tiene la función de absorber las desigualdades del terreno sobre el que se desplaza, a la vez que mantiene las ruedas en contacto con el piso, proporcionando a los pasajeros un adecuado confort y seguridad en la marcha.

Además, protege la carga y las piezas del vehículo. Sirve para evitar una inclinación excesiva de la carrocería durante los virajes o la inclinación en exceso en la parte delantera durante el frenado.

Las características del manejo de un automóvil dependen del chasis y del diseño de la suspensión del mismo.

En un extremo se encuentra la suspensión diseñada para proporcionar desplazamiento suave en los automóviles de lujo y en el otro extremo se encuentra la suspensión diseñada para el desplazamiento firme y tenso, como es el caso de la suspensión en un automóvil de carreras.

La gran mayoría de los automóviles poseen suspensiones que proporcionan un desplazamiento entre los discos extremos.

En el diseño de la suspensión, la diferencia entre el peso amortiguado y el no-amortiguado es muy importante. El "peso amortiguado" es la totalidad del peso que se soporta por los muelles (Resortes) del automóvil, lo que incluye a la carrocería, la estructura, el motor, componentes de transmisión y todos lo que estos contienen.

El peso no amortiguado es el de las partes entre los muelles y la superficie del camino, lo que incluye: llantas, neumáticos, frenos, partes de la dirección y el montaje del eje trasero.

El sistema está compuesto por un elemento flexible como es el muelle de resorte (Ballesta) helicoidal, la barra de torsión, el estabilizador, el muelle de caucho, gas o aire, etc.

Y un elemento de amortiguación cuya misión es neutralizar las oscilaciones de la masa suspendida, originada por el elemento flexible al adaptarse a las irregularidades del terreno.

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Sistemas de Suspensión, amortiguación y dirección

Se dice que algo está suspendido cuando se encuentra colgado de Algún soporte por medio de una cuerda, una cadena etc. Este Elemento mediante el cual se suspende algo, recibe el nombre de Suspensión (Figura Nº 1). En el caso que nos ocupa, es la suspensión De un auto es un conjunto de elementos más o menos complejo que Sirve para suspender el peso del vehículo de un soporte constituido Por las ruedas. Fig. 1. Eje de Carreta directo.

Un poco de Historia Una preocupación de los fabricantes de carruajes fue tratar de hacer más cómodos los vehículos. Los caminos Empedrados eran seguramente una tortura para los ocupantes de los antiguos carros de tracción animal, pues cada Hoyo o piedra que las ruedas pasaran se registraba exactamente ahí, donde se sentaban, en la misma magnitud. Se hicieron varios intentos para reducir esos impactos, acolchando los asientos o poniendo unos resortes en el Pescante del cochero, (para empezar no estuvo mal) pero el problema aún no se resolvía hasta que alguien tuvo la idea De colgar la cabina del carruaje, con unas correas de cuero, desde unos soportes de metal más o menos acerado que Venían de los ejes (ver figura 2) de modo que aquella quedaba suspendida por cuatro soportes y cuatro correas. Fig. Nº 2.

El resultado fue que aunque los golpes del rodaje eran parcialmente absorbidos por tal sistema, resultó ser una verdadera coctelera pues se mecía y bamboleaba sin control, añadiendo al relativo confort las delicias del mareo. Sin embargo, en estricto sentido, podemos decir que ahí nació el concepto de suspensión: un medio elástico que además de sostener la carrocería asimile las irregularidades del camino. En la medida en que las suspensiones evolucionaron y fueron haciéndose más eficientes, las ruedas disminuyeron su tamaño. Esto se entiende porque las ruedas de gran diámetro

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reducían el efecto de las irregularidades del camino; las ruedas pequeñas las registraban más debido a que entraban en los hoyos en mayor proporción. Con el desarrollo del motor de combustión interna aplicado a los vehículos, las ruedas también evolucionaron, de la rueda de rayos (radios) pasaron al de metal estampado y al de aleación ligera; de la llanta de hierro a la de hule macizo, después al neumático de cuerdas o tiras diagonales y finalmente al radial. Una suspensión actual de tipo convencional cuenta básicamente con dos elementos: un resorte (o muelle helicoidal) y un amortiguador. El resorte tiene como función principal absorber las irregularidades del camino para que no se transmitan a la carrocería (figura Nº 3). El amortiguador a su vez, tiene la función de controlar las oscilaciones de la carrocería (figura Nº 4). Con esta combinación de elementos se logra una marcha cómoda, segura y estable, acorde con los requerimientos de los automóviles y los caminos actuales. Obviamente, los componentes mencionados no trabajan solos, pues se encuentran integrados en conjuntos mecánicos que funcionan como un equipo y que juntos constituyen el sistema denominado; suspensión.

Oscilaciones de la suspensión sin amortiguador

Oscilaciones de la suspensión con amortiguador

Evidentemente, la labor de los amortiguadores mantiene a las Llantas en contacto con el pavimento al reducir tanto el número como la magnitud de las oscilaciones; esto se traduce en tracción efectiva y seguridad de rodaje.

La Suspensión En la imagen Nº 5 (una suspensión delantera) se puede observar el ensamble típico de un conjunto de pata telescópica Con el amortiguador ubicado dentro del resorte. Otros elementos de la suspensión, como las horquillas, Colaboran en combinación con cojinetes de metal-goma en La labor de proporcionar buena calidad de rodaje. En la Figura Nº 6 está ilustrada una horquilla elemental. A la horquilla sólo le queda el nombre pues ha evolucionado tanto que en su forma actual dista mucho de parecerse. Figura Nº 5.

Los ángulos de los soportes, el tipo de los cojinetes y la estructura de la pieza cumplen ahora funciones más Complejas que la de soportar la rueda.

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Figura Nº 6. Vista Superior

Eje delantero. Las patas telescópicas tipo MC Pherson (Figura Nº 7), forman una combinación extraordinaria que cumple con tres funciones: asimilan con los resortes, las irregularidades del pavimento; controlan las oscilaciones de la carrocería con los amortiguadores y sirven como eje de pivotamiento* de la dirección.

Figura Nº 7.

* Mientras que un eje de giro permite el rodado completo (360° o más), un eje de pivotamiento sólo permite algunos Grados (menos de 360°).

La Suspensión Las patas telescópicas pueden encontrarse en ambos ejes como partes de la suspensión respectiva. En la figura Nº 8 vemos un eje trasero con patas telescópicas y el resorte en paralelo, fuera de la pata.

Figura Nº 8.

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El medio elástico puede variar de forma para ajustarse a los requerimientos del diseño y el trabajo de la suspensión. En la figura Nº 9 a y b, podemos ver un par de ejemplos.

Figura Nº 9ª Figtura 9b

La Suspensión Independiente En un eje rígido, como es el caso del eje trasero de un camión de carga, (o como hace pocos años algunos automóviles) la suspensión a base de resorte elípticos no evita que los movimientos de la rueda de un lado se transmitan al otro, es decir, si una rueda rebota transmitirá buena parte de su inestabilidad a su compañera de eje. Este problema se solucionó con el diseño de suspensiones independientes, en las que los rebotes de una rueda no son transmitidos a su compañera de eje. (Figura Nº 10)

Figura Nº 10.

Cuando esta disposición se presenta en ambos ejes, estaremos hablando de una suspensión independiente en las cuatro ruedas. El resultado es una mayor permanencia de las Llantas en el pavimento con la consecuente mejor tracción y mayor seguridad de manejo. (Figura Nº 11)

Figura Nº 11

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La Dirección. Pocos mecanismos aparentan tanta simplicidad como el de la dirección y sin embargo oculta entre los ángulos de su geometría una compleja relación entre sus componentes. Veremos ahora lo más sencillo: el Llamado trapecio de la dirección (figura Nº 12 a y b). Figura Nº 12a. Posición del trapecio en marcha recta.

Figura Nº 12b. Posición del trapecio en curvas.

Como se puede apreciar en las figuras anteriores, las ruedas directrices se encuentran divergentes entre sí cuando describen una curva; este fenómeno da la impresión de ser una aberración pues las ruedas parecen dirigirse a distintas direcciones separándose una de la otra. En la figura Nº 13 se aclara este concepto; si observamos, la divergencia Obedece al retraso que la rueda derecha tiene respecto a la izquierda (distancia A), según el sentido de marcha en Curva, lo que no sucede en marcha recta.

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Figura Nº 13.

También se puede observar que las trayectorias de las cuatro ruedas son paralelas entre sí al recorrer la curva, conservando siempre un centro de giro común. Asimismo se puede apreciar que las traseras describen una circunferencia de menor diámetro. El vehículo y el centro de giro se acercarán o se alejarán uno del otro en la proporción que la dirección sea girada en mayor o menor medida. En

trayectoria rectilínea el centro de giro desaparece y de girarse el volante en la dirección contraria se presentará de nuevo en el lado opuesto. El mecanismo de la dirección obedece al giro efectuado en el volante; la columna de la dirección acciona a su vez un sistema, que puede ser mecánico o hidráulico, para mover las ruedas. En la figura Nº 14 se puede ver cómo están conectados entre sí los elementos que intervienen en el mecanismo, en este caso, un sistema de piñón y cremallera.

Figura Nº 14.

Radio de pivotamiento negativo. La suspensión con radio de pivotamiento negativo tiene como función la de neutralizar la tendencia de la dirección a desviarse hacia los lados cuando se presentan fuerzas de adherencia o de frenado disparejas en alguna de las ruedas delanteras (figura Nº 15). Como ejemplos podemos citar el reventón de una llanta y el frenado sobre un sector con arena donde la Llanta derecha derrapa sobre aquella, mientras la izquierda se adhiere bien al pavimento. En ambos casos, con un radio de pivotamiento normal o positivo, la dirección girará hacia la Llanta que oponga mayor resistencia al rodaje. Figura Nº 15.

Estabilización direccional por el radio de pivotamiento negativo. Las fuerzas de resistencia al avance y la del brazo de palanca del radio de pivotamiento negativo se neutralizan, dando como resultado la estabilización de la trayectoria (figura Nº 16).

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Figura Nº 16.

El ángulo de avance. ¿Se ha preguntado el lector por qué cuando se suelta el volante al terminar un viraje, el volante y el vehículo retoman solos la trayectoria rectilínea? Pues bien, este efecto es el resultado de una disposición geométrica muy sencilla de la suspensión. El punto de apoyo superior del eje de pivoteo se encuentra retrasado en relación con el inferior, según el sentido de marcha, de modo que dicho eje resulta inclinado hacia atrás. Si el eje de pivoteo fuera completamente vertical, sería necesario regresar a mano el volante después de doblar una esquina en vez de deslizarlo entre los dedos. Para aclarar un poco más este Concepto, echemos un vistazo a la dirección de una bicicleta (figura 17). Si observamos la "horquilla" apreciaremos que tiene una inclinación hacia atrás por el punto de apoyo superior y hacia adelante avance) por el inferior. Esta disposición permite pedalear sin empuñar el manubrio, manteniendo la bicicleta una trayectoria rectilínea. Este mismo resultado se obtiene en la dirección de un automóvil donde se logra obtener el ángulo "n" (figura Nº 18). Figura Nº 17 Figura Nº 18.

Funcionamiento: El concepto básico del sistema de suspensión hoy en día no ha variado, desde sus orígenes y este es hacer que el traslado de un lugar a otro sea cómodo y seguro, hoy en día se han involucrado otros elementos que hacen que el sistema sea mucho mas cómodo y seguro que hace ya varias décadas y siguen cumpliendo con la idea principal. La suspensión ha tenido varios pasos o modificaciones a través del tiempo como los describiremos en algunos ejemplos. Y Evidentemente, la labor de los amortiguadores mantiene a las Llantas en contacto con el pavimento al reducir tanto el número como la magnitud de las oscilaciones; esto se traduce en tracción efectiva y seguridad de rodaje. Eje delantero patas telescópicas tipo MC Pherson (Figura Nº 7), forman una combinación extraordinaria que cumple con tres funciones: asimilan con los resortes, las irregularidades del pavimento; controlan las oscilaciones de la carrocería con los amortiguadores y sirven como eje de pivotamiento de la dirección La Suspensión Independiente. En un eje rígido, como es el caso del eje trasero de un camión de carga, (o como hace pocos años algunos automóviles) la suspensión a base de resorte elípticos no evita que los

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movimientos de la rueda de un lado se transmitan al otro, es decir, si una rueda rebota transmitirá buena parte de su inestabilidad a su compañera de eje. Este problema se solucionó con el diseño de suspensiones independientes, en las que los rebotes de una rueda no son transmitidos a su compañera de eje. Componentes en el sistema de suspensión:

Resortes helicoidales. Amortiguadores. Rueda. Cojinetes. Horquilla o mango. Barra de Torsión. Llantas.

Conceptos relacionados con el sistema de suspensión:

Radio de pivot negativo. Angulo de avance. Alineación. Balanceo. Estabilidad direccional. Camber. Caster.

Los elementos más comunes encontrados en los sistemas de suspensión son:

Brazos de control: (HORQUILLAS) conectan la articulación de la dirección, eje de la rueda, con la carrocería o chasis. Los brazos oscilan en ambos extremos, permitiendo movimientos hacia arriba y hacia abajo. Los extremos exteriores permiten acción oscilatoria para la conducción.

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Articulación de la dirección: (Mango) forma del eje muñón o eje de rueda para soporte del cojinete y de la rueda.

Bujes de hule: los bujes torsionales de caucho permiten la acción oscilatoria hacia arriba y hacia abajo de los brazos de control.

Rótulas: permiten la acción oscilatoria entre el extremo de los brazos de control, para el movimiento de la suspensión hacia arriba y hacia abajo para la acción de viraje del automóvil.

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Resortes: soportan el peso del automóvil. La flexión de los resortes en compresión y la extensión permite que las ruedas se muevan hacia arriba y hacia abajo para amortiguar la conducción.

Amortiguadores: amortiguan la acción de los resortes impidiendo que la suspensión tenga una acción prolongada hacia arriba y hacia abajo generando un cabeceo indeseado en el vehículo.

Barra estabilizadora:

Una barra inclinada o barra estabilizadora se usa en la suspensión delantera de muchos vehículos y en algunas suspensiones traseras. La barra estabilizadora es una varilla en forma de U y en cada uno de los extremos está conectada a los brazos de control inferiores a través de montajes de caucho.

En las curvas la fuerza centrifuga transfiere parte del peso del automóvil a las ruedas exteriores. En caso de que posean suspensión independiente no se puede contrarrestar la tendencia del automóvil a inclinarse hacia el extremo de la curva.

Para reducir este efecto, los brazos de control izquierdo y derecho se conectan a una barra estabilizadora, la cual es en esencia una barra de torsión transversal, que cuando se inclina el automóvil, se tuerce para resistir el movimiento y mantener más nivelado al vehículo.

Varilla de tensión: (TIRANTE)

La varilla de tensión impide que el extremo exterior de un brazo de control se mueva hacia adelante o hacia atrás,

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un extremo está fijo al chasis y el otro al brazo de control, en un ángulo de control aproximado de 45º. Los bujes de caucho en la parte delantera de la varilla de tensión proporcionan amortiguación por los golpes sobre la varilla de tensión.

DIRECCION

La dirección asistida se ha impuesto en la mayoría de los automóviles actuales. Ha dejado de ser un accesorio que se colocaba solamente a los vehículos más lujosos para llegar a montarse en los modelos más deportivos o en los pequeños utilitarios.

La misión que tiene este sistema es reducir la fuerza que ejerce el conductor al girar el volante. Para ello dispone de un circuito

hidráulico que realiza la mayor parte del

trabajo necesario para girar la dirección. El conjunto está formado por una bomba hidráulica que utiliza la fuerza del motor para impulsar el aceite por el circuito hidráulico. La bomba recoge el aceite de un depósito y lo envía a la columna de la dirección donde se encuentra la válvula de control. De la válvula salen dos conductos para llevar el aceite hasta el cilindro. La válvula dispone de

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otro conducto de salida para que el aceite pueda retornar al depósito. El cilindro está dividido en dos cámaras por medio de un pistón móvil que se desplaza en su interior y que está unido al sistema mecánico de la dirección. El cilindro puede estar colocado en el interior del conjunto de la dirección o en la parte exterior, según el modelo de vehículo.

Funcionamiento

Cuando el motor está en marcha, la bomba hidráulica recibe movimiento del cigüeñal a través de una correa y comienza a enviar aceite a la válvula de control. Si no se acciona la dirección, la válvula de control no utiliza el aceite y le permite retornar al depósito sin realizar ningún trabajo. Si se gira la dirección en un sentido, la válvula de control cierra el retorno de aceite al depósito y lo conduce hacia un lado del cilindro hasta que lo llena. Como la bomba sigue enviando aceite comienza a incrementarse la presión en el interior del cilindro hasta que se consigue el desplazamiento del émbolo en el cilindro. El émbolo empuja a los elementos mecánicos de la dirección realizando parte de la fuerza que tendría que hacer el conductor sobre el volante. La otra cámara del cilindro reduce su volumen a causa del desplazamiento del émbolo y el aceite que tiene en su interior tiene que salir por el otro conducto hacia la válvula de control y de ahí al depósito. Al dejar de girar el volante, la válvula de control deja de enviar aceite y el émbolo se detiene. El aceite que envía la bomba hidráulica vuelve a retornar al depósito desde la válvula de control. Si se gira el volante en sentido contrario, la válvula de control envía el aceite a la otra cámara del cilindro desplazando el émbolo en el sentido contrario. El aceite que se había introducido antes en la primera cámara tiene que salir y retornar al depósito a través de la válvula de control. La parte más importante de la dirección asistida consiste en el circuito hidráulico que recoge energía del motor y la utiliza para facilitar la conducción del vehículo, sobre todo en maniobras a baja velocidad.