suspencion

Instituto de Educación Superior Tecnológico Público

“Gilda Liliana Balliviàn Rosado”

Suspensión  rígida y semirrígida

Aula de mecánica automotriz del  I.S.T.P  Gilda Liliana Balliviàn Rosado

Índice

EL SISTEMA DE SUSPENSIÓN:

1.      Los elementos fundamentales en toda suspensión son:

Muelles.
Amortiguadores.
Barras estabilizadoras.

2.      Tipos de sistemas de suspensión-

-          Suspensión con eje rígido delantero.
 Suspensión con eje rígido trasero.
 Suspensión independiente delantera.
 Suspensión independiente trasera.
 Sistema conjugado: Hidrolastic y mecánico con muelles.

-          Sistemas de suspensión neumática.
 Sistemas de suspensión hidroneumática.

3.       Sistema de suspensión rígida

4.       Sistema de suspensión semirrígida

5.       Prevención en el sistema de suspensión

6.       Fallas pro suspensión

Introducción

La energía mecánica es indispensable para poner en acción diferentes máquinas y producir la energía eléctrica.

Razón por la cual la suspensión de los vehículos ha ido evolucionando ,buscando de esa manera la comodidad del pasajero y darle un cuidado adecuado al vehículo , aunque en un inicio no se trató de mejorar su eficiencia, pero debido a la variación de usos de los vehículos se ha logrado mejorar este importante sistema.

En el campo automotriz, el tipo de suspensión que prevaleció y prevalece hasta hoy en día es el sistema MC Person, el cual han tratado de mejorar sin obtener  buenos resultados.

Es por eso que es importante estudiarlos.

EL SISTEMA DE SUSPENSIÓN

La suspensión tiene como misión que las imperfecciones del terreno no llegue a la carrocería del vehículo o si llegan que lo haga lo más leve posible. Para ello, entre las ruedas y el bastidor, se coloca un medio elástico de unión, medio elástico que se deformará con el peso del vehículo y con la inercia del mismo al elevarse o bajarse como consecuencia de las irregularidades del pavimento.

Denominamos suspensión al conjunto de elementos elásticos que se interponen entre los órganos suspendidos y no suspendidos. Existen otros elementos con misión amortiguadora, como son los neumáticos y los asientos. Los elementos de la suspensión han de ser lo suficientemente resistentes y elásticos para aguantar las cargas a que se ven sometidos sin que se produzcan deformaciones permanentes ni roturas y también para que el vehículo no pierda adherencia con el suelo.

Actualmente existen distintas disposiciones de suspensión cuyo uso depende del tipo de comportamiento que se busca en el vehículo: mayores prestaciones, más comodidad, sencillez y economía, etc.

Principio básico

Las primeras suspensiones estaban formadas por un "eje rígido" en cuyos extremos se montaban las ruedas. Como consecuencia de ello, todo el movimiento que afecta a una rueda se transmite a la otra del mismo eje. En la figura inferior podemos ver como al elevarse una rueda, se extiende su inclinación al eje y de este a la otra rueda. Como el eje va fijado directamente sobre el bastidor, la inclinación se transmite a todo el vehículo.
Este montaje es muy resistente y más económico de fabricar, pero tiene la desventaja de ser poco cómodo para los pasajeros y una menor seguridad.

El sistema de suspensión "independiente" tiene un montaje elástico independiente que no está unido a otras ruedas. A diferencia del sistema rígido, el movimiento de una rueda no se transmite a la otra y la carrocería resulta menos afectada.

Suspensiones delanteras y traseras

No todos los modelos de suspensión pueden ser montados en el eje delantero o trasero indistintamente; la mayor o menor facilidad de adaptación a las necesidades específicas de los dos ejes ha determinado una selección, por lo que cada tipo de suspensión se adapta mejor a uno de los dos ejes.

Los elementos fundamentales en toda suspensión

• Muelles

Son elementos colocados entre el bastidor y lo más próximo a las ruedas, que recogen directamente las irregularidades del terreno, absorbiéndolas en forma de deformación. Tienen que tener buenas propiedades elásticas y absorber la energía mecánica, evitando deformaciones indefinidas.

Cuando debido a una carga o una irregularidad del terreno el muelle se deforma, y cesa la acción que produce la deformación, el muelle tenderá a oscilar, creando un balanceo en el vehículo que se debe de reducir por medio de los amortiguadores.
Los muelles pueden ser:

Ballestas.

Están compuestas por una serie de láminas de acero resistente y elástico, de diferente longitud, superpuestas de menor a mayor, y sujetas por un pasador central llamado “perno-capuchino”. Para mantener las láminas alineadas llevan unas abrazaderas. La hoja más larga se llama “maestra”.

Si la ballesta es muy flexible se llama blanda, y, en caso contrario, dura; usándose una u otra según el peso a soportar. Las ballestas pueden utilizarse como elemento de empuje del eje al bastidor. Para evitar que el polvo o humedad, que pueda acumularse en las hojas, llegue a “soldar” unas a otras impidiendo el resbalamiento entre sí y, por tanto, la flexibilidad, se recurre a intercalar entre hoja y hoja láminas de zinc, plástico o simplemente engrasarlas.

Existen ballesta llamadas “parabólicas”, en las cuales las hojas no tienen la misma sección en toda su longitud. Son más gruesas por el centro que en los extremos. Se utilizan en vehículos que soportan mucho peso.

o Muelles helicoidales

El muelle helicoidal es otro medio elástico en la suspensión (tanto rígida como independiente). No puede emplearse como elemento de empuje ni de sujeción lateral, por lo que es necesario emplear bielas de empuje y tirantes de sujeción.

Las espiras de los extremos son planas, para favorecer el acoplamiento del muelle en su apoyo. Los muelles reciben esfuerzos de compresión, pero debido a su disposición helicoidal trabajan a torsión.

o Barra de torsión.

La resistencia que opone a la torsión una barra de acero, constituye un medio elástico, empleado también como elemento de suspensión.

Las barras de torsión son muy empleadas, en la actualidad, en suspensiones independientes traseras en algunos modelos de vehículos. También son empleadas en la parte delantera.
Su funcionamiento se basa en que si a una barra de acero elástica se la fija por un extremo y al extremo libre le someto a un esfuerzo de torsión (giro), la barra se retorcerá, pero una vez finalizado el esfuerzo recuperará su forma primitiva.

El esfuerzo aplicado no debe sobrepasar el límite de elasticidad del material de la barra, para evitar la deformación permanente. Su montaje se puede realizar transversal o longitudinalmente. La sección puede ser cuadrada o cilíndrica, siendo esta última la más común. Su fijación se realiza mediante un cubo estriado.

• Amortiguadores

Los amortiguadores transforman la energía mecánica del muelle en energía calorífica, calentándose un fluido contenido en el interior del amortiguador al tener que pasar por determinados pasos estrechos. Pueden ser de fricción o hidráulicos, aunque en la actualidad sólo se usan estos últimos. Los hidráulicos, a su vez pueden ser giratorios, de pistón o telescópicos; aunque todos están basados en el mismo fundamento.

• Barras estabilizadoras

Los estabilizadores están formados por una barra de acero,  doblado en forma de abierta. Por el centro, se une al bastidor mediante unos puntos de apoyo sobre los que puede girar; por sus extremos se une a cada uno de los brazos inferiores de los trapecios.

Tipos de sistemas de suspensión

Todos los sistemas que se describen a continuación constan de unos elementos elásticos (ballestas, muelles helicoidales, barras de torsión o fuelles neumáticos), amortiguadores y barras estabilizadoras. Los diferentes tipos de suspensión pueden ser:

• Suspensión con eje rígido delantero

Suspensión delantera con ballesta

Las ballestas delanteras con eje rígido en la actualidad se emplean en camiones. Se caracterizan por unos movimientos amplios y progresivos. La interacción de los amortiguadores de doble efecto, el estabilizador y los muelles de goma huecos proporcionan un excelente confort, tanto en el vehículo cargado como vacío. Las gemelas del extremo posterior eliminan los tirones característicos de las suspensiones convencionales. Los muelles de goma huecos contribuyen a ello cuando se transportan grandes cargas por malos caminos, e impiden también las torsiones del eje delantero en las frenadas fuertes.
Se utilizan en vehículos pesados ballestas parabólicas con un número reducido de hojas, ya que soportan mayores pesos.

Suspensión delantera neumática con fuelles

En la suspensión neumática empleada en camiones se utilizan fuelles de nylon, reforzados con goma. Son muy resistentes al aceite, productos químicos y desgaste mecánico.

Los fuelles se montan entre un collar que hay en el bastidor y un pistón metálico, que permanece en su sitio (eje delantero) obligado por un perno de guía. En los movimientos de la suspensión el fuelle cede, comprimiéndose el aire que hay dentro, proporcionando una contrapresión que aumenta en forma continua, lo que hace que los movimientos de la suspensión sean suaves y regulares.

En los fuelles hay un muelle de goma que impide que se rebasen los movimientos, permitiendo seguir manejando el vehículo, un corto trecho, en casos de que se pinchara un fuelle. Estos pueden cambiarse rápida y sencillamente por el conductor o en el taller, sin necesidad de herramientas especiales.
En la 2 se representa además el sistema de sujeción para fuelle de aire, amortiguador y estabilizador.

• Suspensión con eje rígido trasero



Suspensión trasera con ballestas

La suspensión posterior tiene dos ballestas a cada lado. Se caracteriza por su progresividad, debido a que la longitud activa disminuye al aumentar la carga, lo que hace que la ballesta se vuelva más dura. Estas ballestas son fáciles de reforzar y reparar. El eje trasero es guiado por patines en el lado del bastidor y por un eslabón sujeto en el anclaje delantero.

• Suspensión independiente delantera



Sistema por ballestas delanteras

La suspensión independiente con ballesta transversal, es quizás de las más antiguas, existiendo múltiples aplicaciones. La ballesta es fijada, a la carrocería, en su punto medio y sus extremos forman pareja con los brazos triangulares.

• Suspensión independiente trasera



Suspensión trasera por ballesta

En la actualidad se emplea poco en turismos. Se monta uniendo la ballesta al bastidor, en su parte central con bridas , y los extremos por medio de gemelas al eje trasero.

Suspensión trasera por trapecio articulado y muelles helicoidales

En los vehículos de tracción delantera suelen utilizarse, como norma general, para las ruedas traseras sistemas a base de trapecios articulados y muelles helicoidales. Se diferencian del sistema articulado delantero en que, como estas ruedas tienen que moverse siempre en la misma dirección, uno de los brazos tiene la base más ancha cerca de la rueda, para mantener el paralelismo en las mismas, estando sujeto a la carrocería con tirantes para absorber los esfuerzos de frenado y aceleración.

Suspensión trasera tipo Mac Pherson



Este tipo de suspensión, lleva un brazo único , tirante de sujeción y el soporte telescópico en cada rueda trasera acoplado a la parte superior el eje de la rueda.
En el interior de este tubo se acopla el amortiguador, y el muelle se asienta sobre dos cazoletas, una solidaria al tubo y la otra apoyada en la carrocería. Se trata de una unión elástica, como puede verse en la figura.
Este sistema resulta mecánicamente muy sencillo y, al ser ligeras sus partes móviles, contribuye a que las ruedas superen las irregularidades del terreno sin mucha variación en el ángulo que forman con el mismo.
Con este montaje la carrocería tiene que ser más resistente en los puntos donde se fijan los soportes telescópicos, con objeto de absorber los esfuerzos transmitidos por la suspensión.

Suspensión trasera con brazos arrastrados



Los brazos arrastrados están montados sobre pivotes que forman ángulo recto con el eje longitudinal del vehículo y unen las ruedas firmemente en posición, al tiempo que les permite un movimiento de subida y bajada.
El conjunto del diferencial se apoya en el bastidor del vehículo en la carrocería.

Suspensión trasera con brazo semi-arrastrado

Es un sistema derivado del anterior, en el que, los ejes de los pivotes o de oscilaciones, forman un determinado ángulo con el eje longitudinal del vehículo, no formando ángulo recto como en el sistema arrastrado. .

• Sistemas conjugados

Si la suspensión delantera y la trasera del mismo lado se comunican, se dice que el sistema es conjugado. La principal ventaja que se obtiene al unir así la suspensión delantera y trasera, es que se consigue una gran reducción en el cabeceo del vehículo, que se mantiene más nivelado, lo que se traduce en una mayor comodidad de los ocupantes. Dos sistemas: Hydrolastic, de funcionamiento hidráulico; y el sistema de unión por muelles, con mandos mecánicos.

Sistema Hydrolastic

En este sistema cada una de las ruedas posee una unidad de suspensión que desempeña las funciones de muelle y amortiguador, se fijan al bastidor y están unidas por medio de las tuberías, los elementos de suspensión del mismo lado. En su interior, y en uno de los extremos, lleva una masa cónica de caucho que desempeña los efectos de muelle. El otro extremo se cierra mediante los diafragmas, en el que apoya un pistón conectado a los brazos de las unidades de suspensión.

La cámara que media está dividida por una campana metálica con una válvula bidireccional doble de goma. Cuando la rueda delantera sube para salvar un obstáculo, el diafragma se desplaza hacia adentro, impulsando el líquido a través de los orificios del tabique metálico y de la válvula bidireccional, cuya resistencia constituye el efecto amortiguador. El movimiento del diafragma reduce el volumen de la cámara y aumenta la presión, desplazando parte del líquido por la tubería de conexión. Esto hace que el diafragma del otro elemento sea empujado hacia afuera con lo que sube la suspensión.

Sistema de unión por muelles

Consiste en unir los brazos delantero y trasero, de cada lado del vehículo, por un cilindro, en cuyo interior hay un muelle. En cada una de las ruedas hay un amortiguador de inercia.

• Sistema de suspensión hidroneumática

En esta suspensión se combinan, perfectamente, la gran flexibilidad y la corrección automática de la altura que mantiene constante la distancia al suelo. Permite reducir las reacciones transmitidas por las ruedas a la carrocería (confort), mantener constantes las fuerzas de contacto de las ruedas con el suelo, y amortiguar, de forma inmediata, la tendencia al salto de las ruedas (estabilidad en carretera).
El sistema de suspensión hidroneumática estan constituido por dos fluidos: líquido y gas.
El muelle mecánico clásico (helicoidal, de láminas o barras de torsión) es aquí sustituido por una masa de gas (nitrógeno), encerrado en una esfera de acero.

La carrocería reposa sobre 4 bloques neumáticos, cuya función entra en acción al realizarse los desplazamientos de las cuatro ruedas independientes. El líquido es el elemento que asegura la unión entre la masa gaseosa y los elementos móviles de los ejes: los brazos de suspensión.
El líquido permite también compensar automáticamente, mediante variaciones de su volumen, los cambios de altura del vehículo (por ejemplo, los que resultarían al cargar el vehículo).
Un mando mecánico manual permite hacer variar la altura del vehículo, para facilitar el franqueo de obstáculos o el cambio de una rueda.

• Suspensión neumática

El estudio de este sistema se realizó anteriormente al desarrollar independientemente, la suspensión delantera y trasera neumática.
Entre las grandes ventajas de la suspensión neumática hay que incluir la constancia de sus características, que proporcionan una marcha suave independientemente de si el vehículo va cargado o vacío. Ello reduce los daños de transporte, confiere mayor longitud al chasis y un mejor confort para el conductor.

El sistema de suspensión neumática hace que los vehículos sean más flexibles. Gracias a la regulación manual del nivel, con gran altura de elevación, se adaptan a todos los sistemas de manipulación de carga existentes actualmente en el mercado. Este sistema confiere también al vehículo unas excelentes cualidades y estabilidad de marcha extraordinarias. Por ejemplo, impide que se incline, si se ha cargado desigualmente. El reglaje de los faros y la distancia al suelo se mantienen siempre constantes. Gracias a esta suspensión es posible elevar o descender la totalidad del vehículo, o solamente su extremo posterior, según la ejecución, para adaptarse al nivel del muelle de carga.

Suspensiones rígidas

Esta suspensión tiene unidas las ruedas mediante un eje rígido formando un conjunto. Presenta el inconveniente de que al estar unidas ambas ruedas, las vibraciones producidas por la acción de las irregularidades del pavimento, se transmiten de un lado al otro del eje. Además el peso de las masas no suspendidas aumenta notablemente debido al peso del eje rígido y al peso del grupo cónico diferencial en los vehículos de tracción trasera. En estos últimos el grupo cónico sube y baja en las oscilaciones como un parte integradora del eje rígido. Como principal ventaja, los ejes rígidos destacan por su sencillez de diseño y no producen variaciones significativas en los parámetros de la rueda como caída, avance, etc. El principal uso de esta disposición de suspensión se realiza sobre todo en vehículos industriales, autobuses, camiones y vehículos todo terreno.
En la figura inferior se muestra un modelo de eje rígido actuando de eje propulsor. En estos casos el eje está constituido por una caja que contiene el mecanismo diferencial (1) y por los tubos (3) que contienen los palieres. El eje rígido en este caso se apoya contra el bastidor mediante ballestas (2) que hacen de elemento elástico transmitiendo las oscilaciones. Completan el conjunto los amortiguadores (4).

En la figura inferior vemos una suspensión rígida trasera montada en el vehículo de la marca Lada Niva, que sustituye las ballestas por muelles. Esta suspensión no presenta rigidez longitudinal, de forma que el eje rígido lleva incorporada barras longitudinales que mantienen el eje fijo en su posición, evitando que se mueva en el eje longitudinal.

Además para estabilizar el eje y generar un único centro de balanceo de la suspensión, se añade una barra transversal que une el eje con el bastidor. A esta barra se le conoce con el nombre de de barra "Panhard". Tanto las barras longitudinales como la barra Panhard dispone de articulaciones elásticas que las unen con el eje y la carrocería.

Suspensión semirrígida

Estas suspensiones son muy parecidas a las anteriores su diferencia principal es que las ruedas están unidas entre sí como en el eje rígido pero transmitiendo de una forma parcial las oscilaciones que reciben de las irregularidades del terreno. En cualquier caso aunque la suspensión no es rígida total tampoco es independiente. La función motriz se separa de la función de suspensión y de guiado o lo que es lo mismo el diferencial se une al bastidor, no es soportado por la suspensión.

En la figura inferior se muestra una suspensión de este tipo. Se trata de una suspensión con eje "De Dion". En ella las ruedas van unidas mediante soportes articulados (1) al grupo diferencial (2), que en la suspensión con eje De Dion es parte de la masa suspendida, es decir, va anclado al bastidor del automóvil. Bajo este aspecto se transmite el giro a las ruedas a través de dos semiejes (palieres) como en las suspensiones independientes. A su vez ambas ruedas están unidas entre si mediante una traviesa o tubo De Dion (3) que las ancla de forma rígida permitiendo a la suspensión deslizamientos longitudinales. Este sistema tiene la ventaja, frente al eje rígido. de que se disminuye la masa no suspendida debido al poco peso de la traviesa del eje De Dion y al anclaje del grupo diferencial al bastidor y mantiene los parámetros de la rueda prácticamente constantes como los ejes rígidos gracias al anclaje rígido de la traviesa. La suspensión posee además elementos elásticos de tipo muelle helicoidal (4) y suele ir acompañada de brazos longitudinales que limitan los desplazamientos longitudinales.

Otra suspensión semirrígida "De Dion" pero que utiliza ballestas en vez de muelles

En la actualidad hay pocos coches que montan esta suspensión debido a que su coste es elevado. Alfa Romeo es uno de los fabricantes que monto este sistema, más en concreto en el modelo 75 (figura inferior). En la actualidad lo montan vehículos como el Honda HR-V y el Smart City Coupe.

El "eje torsional" es otro tipo de suspensión semirigida (semi-independiente), utilizada en las suspensiones traseras, en vehículos que tienen tracción delantera (como ejemplo: Volkswagen Golf). La traviesa o tubo que une las dos ruedas tiene forma de "U", por lo que es capaz de deformarse un cierto ángulo cuando una de las ruedas encuentra un obstáculo, para después una vez pasado el obstáculo volver a la posición inicial.

Las ruedas están unidas rígidamente a dos brazos longitudinales unidos por un travesaño que los une y que se tuerce durante las sacudidas no simétricas, dando estabilidad al vehículo. Esta configuración da lugar, a causa de la torsión del puente, a una recuperación parcial del ángulo de caída de alto efecto de estabilización, características que junto al bajo peso, al bajo coste y al poco espacio que ocupan, ideal para instalarla junto con otros componentes debajo del piso (depósito de combustible, escape, etc.). Esta configuración ha convertido a este tipo de suspensiones en una de las más empleadas en vehículos de gama media-baja.

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PREVENCIÓN EN EL SISTEMA DE SUSPENSIÓN

Revisar periódicamente que los amortiguadores no presenten fugas de aceite.
Revisar si es suspensión de ballestas que las grapas aseguren todas las hojas y que estén remachadas.
Verificar que las hojas de ballesta no presenten fisuras.
Verificas que las llantas y el rin no presenten desigualdades causadas por golpes. Si es sistema se suspensión Mc Pherson verificar que los tornillos que sujetan el amortiguador estén bien ajustadas.
Evitar el paso fuerte por huecos y baches altos.
Lavar periódicamente lo que es el chasis del automóvil ya que el sucio que recoge de la calle se pega en los cauchos y produce chillidos.

FALLAS POR SUSPENSIÓN

·         Si se siente que el carro no amortigua, puede ser que el eje del amortiguador esta torcido. En este caso el vehículo sufrirá directamente todas las sacudías y esto dañara algunos o todos los elementos de la suspensión y el vehículo perderá seguridad.

·         Si existen fugas de aceite en el amortiguador puede ser por que el vástago tiene rayados lo cual produce fugas de aceite y poca presión.

·         Si el estado de los amortiguadores el irregular se verá afectados los neumáticos.

·         El automóvil tira hacia un lado
Neumáticos desequilibrados o desiguales, neumáticos mal inflados. Muelles rotos o debilitados.

·         En automóvil presenta un desgaste anormal de los neumáticos
Muelles rotos o debilitados
Neumáticos desequilibrados o mal inflados

·         Se sienten ruidos anormales en la parte delantera del vehículo
Desgaste, agarrotamiento o flojedad en los extremos de la barra de acoplamiento, articulaciones de rótulas inferiores, articulaciones de rótulas interiores de la barra de acoplamiento o juntas del eje impulsor.
Daños de los amortiguadores, puntales o montajes.
Barra estabilizadora desajustada. Tuercas de rueda desajustadas Tuercas de la suspensión desajustadas. Muelles de suspensión rotos. Cojinetes del puntal gastados o mal lubricados