Los automóviles modernos a menudo priorizan la comodidad y el lujo además de la velocidad y el rendimiento. La gente tiende a pensar que los asientos calefactados y los sistemas de control de crucero mejoran la comodidad del viaje, pero ¿cuál es el factor más importante que hace que cada viaje sea lo más suave posible? Es la suspensión. El sistema de suspensión del automóvil es el factor más crucial para lograr un rendimiento cómodo y estable, permitiendo al conductor controlar verdaderamente el vehículo. Pero, aparte de la comodidad, ¿cuál es el propósito de este sistema y cómo funciona?
Función de los sistemas de suspensión
El papel principal del sistema de suspensión de un automóvil es maximizar la fricción entre los neumáticos y la superficie de la carretera, garantizar la estabilidad direccional y asegurar la comodidad de los pasajeros. Su objetivo es absorber las vibraciones, la gravedad y las fuerzas de impacto provenientes de la carretera.
Si todas las carreteras fueran perfectamente planas, sin baches, hoyos o irregularidades, no necesitaríamos sistemas de suspensión. Pero, desafortunadamente, ese no es el caso en todo el mundo. Incluso las carreteras recién asfaltadas tienen pequeñas imperfecciones que interfieren con las ruedas del automóvil y su funcionamiento. Estas imperfecciones aplican fuerza al automóvil y lo levantan. Por supuesto, la magnitud de la fuerza depende del tamaño del bache que se golpea. En cualquier caso, la rueda del automóvil experimenta una aceleración vertical cuando pasa sobre una imperfección. El trabajo del sistema de suspensión es manejar estas fuerzas ascendentes y asegurarse de que la rueda permanezca en contacto con la superficie de la carretera.
Si esto funciona correctamente y la rueda está siempre en contacto con la carretera, la fricción se maximiza, el riesgo de vuelco o capotaje se minimiza y se ayuda a que la potencia se transmita donde se necesita. Los neumáticos pueden absorber todos los impactos, vibraciones y otras imperfecciones de la carretera, trabajando en conjunto con el mecanismo amortiguador del automóvil, que es parte de la suspensión, para mitigar efectivamente los efectos de estas fuerzas de impacto. Técnicamente, el mecanismo de resorte en los sistemas de suspensión modernos empuja el neumático contra el suelo, logrando la máxima fricción y la mejor conducción posible. Por lo tanto, cuando un neumático golpea una protuberancia o es empujado hacia arriba por algo en la carretera,
Componentes de un sistema de suspensión
Antes de considerar los diferentes tipos de suspensión y su funcionamiento, es importante tener una comprensión básica de los elementos principales de casi todos los sistemas de suspensión.
Los componentes principales de un sistema de suspensión son los resortes, los amortiguadores y la barra estabilizadora. Básicamente, los resortes absorben las fuerzas de impacto, los amortiguadores disipan esa energía, y el estabilizador o barra antivuelco se usa junto con los amortiguadores para dar estabilidad adicional al automóvil en movimiento. La barra antivuelco es una barra de metal que se extiende a través del eje y conecta ambos lados de la suspensión.
Resortes
Por supuesto, hay varios tipos de resortes, amortiguadores y barras estabilizadoras. Las ballestas son una de las formas más antiguas de resortes de suspensión. Estos resortes consisten básicamente en múltiples capas de metal unidas, funcionando como una sola unidad delgada y arqueada. Se montan en el eje, y cuando el automóvil golpea una protuberancia o imperfección de la carretera, las capas se comprimen para absorber el impacto. Son mucho menos comunes en los automóviles actuales, pero aún se pueden encontrar en vehículos grandes y camiones estadounidenses.
Los resortes helicoidales son el componente de resorte más común en los sistemas de suspensión. Un resorte helicoidal es una barra de torsión robusta enrollada alrededor de un eje. La rigidez del resorte afecta cómo responde la masa suspendida (todo lo que se encuentra sobre el resorte y es soportado por él) cuando el automóvil está en movimiento. Si la tensión del resorte es muy baja, es una “suspensión suave” y puede ofrecer una conducción muy suave. Por ejemplo, los automóviles de lujo suelen ser suaves. Sin embargo, tienden a experimentar inmersión de la nariz al frenar o acelerar, y balanceo o inclinación significativa al tomar curvas. Por otro lado, un automóvil con resortes rígidos puede ser incómodo al golpear baches, ya que no se hunde mucho, pero minimiza el movimiento de la carrocería y permite un manejo agresivo en curvas, lo que lo hace ideal para los automóviles deportivos.
Una característica común en los automóviles europeos es un sistema que incluye un brazo en “A” o brazo de control. Aquí, una barra de torsión está unida a un brazo “triangular” (llamado así por su forma que se asemeja al hueso de la wishbone de un pavo) y al chasis del vehículo. La wishbone actúa como una palanca, de modo que cuando la rueda golpea una protuberancia, el movimiento vertical se transfiere a la wishbone o brazo de control, y a través de la acción de la palanca, a la barra de torsión. La barra de torsión luego se tuerce a lo largo de su eje, proporcionando la fuerza del resorte.
Amortiguadores
Cuando los resortes absorben la fuerza y la energía de las superficies irregulares de la carretera, esa energía debe disiparse de alguna manera. Ese es el trabajo de los amortiguadores. Por lo tanto, un amortiguador es un tipo de absorbedor. Ralentizan la velocidad del movimiento vibratorio, reducen su amplitud y convierten la energía cinética en energía térmica, que se disipa a través del fluido hidráulico. Los amortiguadores son sensibles a la velocidad. Cuanto más rápido se mueve la suspensión, más resistencia ofrecen los amortiguadores. Se adaptan a las condiciones de la carretera y pueden controlar todos los movimientos no deseados, incluidos el rebote, el balanceo, la inmersión al frenar y el agachamiento al acelerar.
Los puntales son una forma más avanzada de amortiguador, básicamente un amortiguador montado dentro de un resorte helicoidal. Funcionan simultáneamente como amortiguador y soportan estructuralmente la suspensión del vehículo; hacen más que un amortiguador, ya que soportan parte del peso del vehículo. Los puntales son muy comunes en la suspensión delantera de los automóviles con tracción delantera.
Tipos de suspensión
En diferentes vehículos, se pueden encontrar varias combinaciones de sistemas de resortes y amortiguadores, y el tipo de suspensión utilizado puede variar incluso dentro del vehículo; el sistema de suspensión delantero puede ser diferente del sistema de suspensión trasero.
Los sistemas de suspensión se dividen en dependientes e independientes. En un sistema de suspensión dependiente, un eje rígido conecta las dos ruedas, mientras que en los sistemas independientes, las ruedas pueden moverse de forma independiente y no están conectadas entre sí. Los automóviles más antiguos a menudo preferían sistemas de suspensión dependientes, a veces combinados con ballestas, mientras que los automóviles más modernos prefieren sistemas de suspensión independientes, especialmente en la suspensión delantera. Los sistemas dependientes son robustos y simples, pero carecen de ajuste de caída en las curvas, lo que presenta el riesgo de que la rueda se levante de la superficie de la carretera. En los sistemas de suspensión independientes, la carga de impacto de la carretera está aislada del lado que la encuentra, lo que es muy ventajoso. Por supuesto,
A menudo, la suspensión delantera y trasera de un automóvil son diferentes. El sistema de suspensión delantera puede ser muy complejo, ya que debe integrarse con la dirección, y también es el primero en hacer contacto con obstáculos y superficies irregulares en la carretera. El sistema de suspensión trasero suele ser simple, ya que no necesita tener en cuenta la dirección. A menudo es un sistema dependiente (descrito a continuación) y se basa en ballestas o resortes helicoidales. Si hay suspensión montada individualmente en todas las ruedas, se considera que el automóvil tiene suspensión independiente en las cuatro ruedas.
Suspensión de doble horquilla
La suspensión de doble horquilla consiste en dos brazos triangulares (en forma de A o V) dispuestos uno arriba y otro abajo. Están montados con bisagras en la parte superior e inferior del muñón del vehículo, asegurando la dirección del vehículo y equilibrando la rueda direccional. Los amortiguadores a menudo se montan en cada brazo de control, y este tipo de suspensión permite un mayor control del ángulo de caída de la rueda, minimiza el balanceo y la inclinación, y proporciona una sensación de dirección más consistente. Son populares en las ruedas delanteras de automóviles más grandes y pesados que son propensos a balancearse e inclinarse en las curvas. Aunque son livianos y tienen muchas ventajas, son más costosos que los sistemas de suspensión de eje rígido (dependientes).
Suspensión de brazo corto/largo (SLA)
La suspensión de brazo corto/largo es una versión modificada de la suspensión de doble horquilla y se puede usar en ambas ruedas, delanteras y traseras, de un automóvil. En la suspensión de doble horquilla, ambos brazos tienen la misma longitud. En la suspensión de brazo corto/largo (SLA), los brazos tienen longitudes desiguales. El brazo superior es más corto que el brazo inferior. Este diseño permite controlar la caída y limitar el desgaste de los bordes de los neumáticos en las curvas. Debido a que la longitud del brazo superior se reduce, cuando la fuerza centrífuga en una curva hace que el vehículo se incline y los neumáticos se inclinen sobre su borde, este sistema de suspensión trabaja para devolver el patrón de contacto de ambos neumáticos hacia el centro. Este efecto ocurre hasta el salto completo, lo que lo convierte en una suspensión ideal para automóviles de alto rendimiento.
Suspensión MacPherson
Este sistema incluye un solo brazo de control dentro del conjunto del puntal, permitiendo que el neumático y la rueda se muevan hacia arriba y hacia abajo. Esto reduce la masa no suspendida y mejora la conducción. Es una opción de puntal popular porque es compacta, relativamente económica y no muy compleja. En algunos de los mismos vehículos, los puntales también se utilizan en el sistema de suspensión trasera. Es similar al puntal delantero, pero como está en una rueda no directriz, no tiene un cojinete antifricción en la parte superior.
Suspensión ajustable e hidráulica
Además de todos los tipos básicos de sistemas de suspensión que ofrecen los fabricantes de serie, muchos conductores optan por sistemas de suspensión ajustables que pueden instalar, ajustar y mantener ellos mismos. A veces, estos también se ofrecen como equipo estándar en automóviles nuevos por algunos fabricantes. Algunas suspensiones permiten ajustes por parte del conductor o ajustes automáticos por parte del propio automóvil, y estos pueden ayudar a manejar situaciones específicas. De hecho, un automóvil con suspensión ajustable puede asumir las funciones de dos o más suspensiones ligeramente diferentes según la situación.
Los principales parámetros que se pueden ajustar en un sistema de suspensión ajustable son la altura de la carrocería y la rigidez al balanceo. Los automóviles de lujo pueden estar equipados con la capacidad de elevar y bajar la carrocería según la situación. El Tesla Model S es un buen ejemplo; se eleva automáticamente cuando conduce sobre la entrada de un estacionamiento o camino de entrada. Algunos SUV pueden ajustarse a una altura de suspensión más baja en carreteras lisas para mejorar la estabilidad y la eficiencia de combustible, o a una altura más alta para conducción todoterreno.
El ajuste de altura generalmente utiliza bolsas de aire incorporadas en los resortes. El cambio en la cantidad de elevación corresponde a un cambio en la presión del aire. Otros fabricantes utilizan sistemas hidráulicos para lograr lo mismo, con una bomba que proporciona hidráulica para ayudar a levantar el vehículo.
Algunos vehículos ofrecen suspensión activa que endurece automáticamente la conducción cuando el conductor maniobra a alta velocidad. Utilizan tanques de aire o hidráulicos de presión variable para hacer esto. El ajuste de la rigidez al balanceo está incorporado en los sistemas del mercado de accesorios que cu