opm vehic ulos

TEMA

Sistemas de suspensin: eje delantero y eje trasero,

tipos, constitucin, caractersticas y funcionamiento

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Cuerpo de Profesores de Enseanza Secundaria

presentacinEditorial MAD le facilita el presente tema muestra para la preparacin de las oposi-ciones al Cuerpo de Profesores de Enseanza Secundaria.

El desarrollo de nuestros temarios es exhaustivo, prctico y orientado al estudio de estas oposiciones. Cada tema cuenta con un ndice inicial a modo de esquema-gua y una bibliografa que sirve para que el opositor inquieto ample los aspectos que ms le interesen.

Todos los contenidos han sido elaborados por profesores expertos en la materia de cada especialidad y expertos tambin en la preparacin de opositores a estas plazas, contando con un alto ndice de aprobados.

Editorial Mad, S.L. 2 edicin, noviembre 2007.

Depsito Legal: SE-5577-2007.Derechos de edicin reservados a favor de EDITORIAL MAD, S.L.

Prohibida la reproduccin total o parcial sin permiso escrito del editor.IMPRESO EN ESPAA.

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TEMA

Sistemas de suspensin: eje delantero y eje trasero,

tipos, constitucin, caractersticas y funcionamiento

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Cuerpo de Profesores de Enseanza Secundaria

Temario. Volumen II

4 CUERPO DE PROFESORES DE ENSEANZA SECUNDARIA ORGANIZACIN Y PROCESOS DE MANTENIMIENTO DE VEHCULOS 5

NDICE SISTEMTICO

1. INTRODUCCIN

2. ELEMENTOS DE SUSPENSIN SIMPLES 2.1. Resortes 2.1.1. Ballestas 2.1.2. Muelles helicoidales 2.1.3. Barras de torsin 2.2. Barras estabilizadoras 2.3. Brazos de suspensin 2.4. Amortiguadores

3. SUSPENSIONES CONVENCIONALES 3.1. Eje delantero: tipos, constitucin, caractersticas y funcionamiento 3.1.1. Suspensin independiente de brazos articulados superpuestos o de

trapecio articulado 3.1.2. Suspensin independiente McPherson 3.1.3. Suspensin por ballesta y brazo articulado 3.1.4. Suspensin con barras de torsin 3.2. Eje trasero: tipos, constitucin, caractersticas y funcionamiento 3.2.1. Suspensin con eje rgido 3.2.2. Suspensin independiente de las ruedas traseras 3.3. Sistemas pilotados 3.3.1. Caractersticas 3.3.2. Constitucin y funcionamiento

4. SUSPENSIONES NEUMTICAS 4.1. Sistemas convencionales 4.1.1. Caractersticas 4.1.2. Constitucin y funcionamiento 4.2. Sistemas pilotados 4.2.1. Caractersticas 4.2.2. Constitucin y funcionamiento

5. SUSPENSIONES HIDRONEUMTICAS 5.1. Sistemas convencionales 5.1.1. Caractersticas 5.1.2. Constitucin y funcionamiento 5.2. Sistemas pilotados (suspensiones hidroactivas) 5.2.1. Caractersticas 5.2.2. Constitucin y funcionamiento

BIBLIOGRAFA

Temario. Volumen II

4 CUERPO DE PROFESORES DE ENSEANZA SECUNDARIA ORGANIZACIN Y PROCESOS DE MANTENIMIENTO DE VEHCULOS 5

1. INTRODUCCIN

Las vibraciones del vehculo son provocadas fundamentalmente por tres tipos de acciones: irregularidades de la calzada, accin de masas giratorias (motor y transmisin) y acciones aerodi-nmicas, siendo las primeras las ms importantes.

El control de los movimientos vibratorios se realiza a travs del sistema de suspensin inter-calado entre las masas unidas a las ruedas (masas no suspendidas) y el cuerpo del vehculo (masa suspendida). Este sistema permite el desplazamiento entre ambas por medio de elementos elsti-cos (resortes) y produce una disipacin de energa mediante elementos amortiguadores.

Actualmente, en el mercado, predominan los sistemas convencionales de suspensin, es decir, aquellos que utilizan elementos de suspensin simples, no gestionados electrnicamente. Pero exis-ten tambin diversos sistemas que emplean otros principios de funcionamiento. As, tenemos las suspensiones neumticas, muy utilizadas en camiones, que usan el aire como elemento de suspen-sin caracterstico y las suspensiones hidroneumticas, habituales del grupo Citron, que recurren a un fluido hidrulico como elemento de suspensin caracterstico. Tambin se han desarrollado sistemas pilotados mediante una gestin electrnica, capaces de adaptarse a las condiciones de la calzada, si bien slo se han extendido en vehculos de gama alta.

2. ELEMENTOS DE SUSPENSIN SIMPLES

2.1. Resortes

2.1.1. Ballestas

Se trata de lminas que permiten el deslizamiento entre hojas al deformarse. Pueden montar-se de dos formas en el vehculo:

Longitudinalmente: dispuestas con un punto de anclaje fijo delantero, siendo mvil el trasero (permite movimientos oscilantes). Normalmente se emplea en camiones y autocares.

El autor agradece a Einsa Multimedia y a Automviles Citron Espaa S.A. la cesin de diversas imgenes, dibujos y esquemas que ilustran las pginas de este tema.

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Sistemas de suspensin

ORGANIZACIN Y PROCESOS DE MANTENIMIENTO DE VEHCULOS 7

Transversalmente: se unen los extremos a los brazos de suspensin o puente (con inter-posicin de elementos mviles o gemelas) y la base a una traviesa del bastidor. Aplicada en turismos.

Ballestas dispuestas transversalmente en el eje delantero de un vehculo.

2.1.2. Muelles helicoidales

Muelle helicoidal.

Se utilizan modernamente en casi todos los turismos, en sustitucin de las ballestas. Es un arro-llamiento helicoidal de acero elstico que trabaja a torsin. Su flexibilidad vara segn su dimetro, nmero y espesor de espiras, paso entre espiras, etc. Se dispone entre el bastidor y la rueda.

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2.1.3. Barras de torsin

Barra de torsin longitudinal.

Se usan fundamentalmente en suspensiones independientes. Es una varilla de acero fija en un extremo y sometida a torsin en el otro, que vuelve a su estado original cuando cesa el esfuerzo. Uno de los extremos se sujeta al chasis y el otro va libre en el eje de la rueda.

Pueden disponerse longitudinales, transversales o de forma mixta (longitudinal en la suspen-sin delantera y transversal en la trasera).

2.2. Barras estabilizadoras

Surgen por la necesidad de evitar la inclinacin que toman los vehculos como consecuencia de la transferencia de carga entre ruedas que tiene lugar en las curvas (peligro de vuelco). Estn constituidas por una varilla de acero que, trabajando a torsin, absorbe el esfuerzo creado cuando una rueda de un eje baja mientras sube la otra, impidiendo la inclinacin lateral de la carrocera.

Se montan entre los soportes de suspensin de las ruedas y el bastidor.

2.3. Brazos de suspensin

Se utilizan en vehculos con sistema de suspensin independiente (si la suspensin es rgida, los elementos de suspensin no necesitan brazo, puesto que apoyan directamente en el propio eje). Unen bastidor y ruedas, sirviendo de soporte para resortes y amortiguadores.

2.4. Amortiguadores

Recogen las oscilaciones de la carrocera y las transforman en calor y rozamiento. Los de sim-ple efecto frenan al muelle cuando se dispara; los de doble efecto, tambin cuando se comprime.

Estn constituidos por un cilindro (unido a rueda) dentro del cual se mueve un pistn (unido a bastidor) que divide el volumen en dos cmaras (rellenas de aceite); las cmaras se intercomu-nican mediante orificios y vlvulas que restringen el paso de aceite (efecto amortiguador).

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Admiten dos disposiciones:

Telescpico convencional: en fase de compresin, la rueda sube con relacin al chasis con lo que tambin lo hace el cilindro. El aceite pasa de la cmara inferior a la superior y a la auxiliar a travs de orificios y vlvulas. En fase de expansin, la rueda baja con respecto al chasis y el cilindro tambin. El aceite pasa de la cmara superior a la inferior y auxiliar por orificios de menor calibre (mayor amortiguacin del rebote).

Interesa que en la compresin trabaje el muelle y en el rebote el amortiguador. Obvia-mente, variando las secciones de paso de orificios y vlvulas se pueden conseguir amor-tiguadores ms blandos o duros.

Los amortiguadores telescpicos convencionales tienen un inconveniente: ante elevadas exigencias (frenado) generan burbujas y disminuye su rendimiento. Adems, la presen-cia del vstago del pistn hace que el volumen de las dos cmaras no sea el mismo, y es necesario el uso de cmaras auxiliares.

CARROCERA

COMPRESIN

REBOTE

RUEDA

Casquillo de goma

Retn de aceite

Cmara de trabajo

Vstago del pistn

Tubo protector(proteccin contra

la suciedad)

Cmara igualadora

Tubo exterior

Tubo interior

Pistn (rebote)

Vlvula de pie(compresin)

Principio de funcionamiento del amortiguador telescpico convencional.

Telescpico con cmara de volumen variable: se introduce gas dentro del cilindro, que forma una nueva cmara de aire y presuriza el fluido hidrulico. Se elimina el problema

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de las burbujas y se compensa la variacin de volumen en las cmaras principales provo-cada por la presencia del vstago del mbolo. En este caso, el montaje hace que el pistn se una a la rueda y el cilindro al bastidor.

3. SUSPENSIONES CONVENCIONALES

3.1. Eje delantero: tipos, constitucin, caractersticas y funcionamiento

En la actualidad, en las ruedas delanteras suelen usarse suspensio-nes independientes casi exclusivamente.

3.1.1. Suspensin independiente de brazos articulados superpuestos o de trapecio articulado

Amortiguador telescpico con cmara de gas adicional en la zona inferior.

Eje delantero con suspensin de trapecio articulado.

Los brazos se articulan por un extremo al chasis y por el otro a la mangueta. El muelle y el amortiguador van entre los dos brazos.

Cuando sube la rueda, se levanta la mangueta y se elevan los brazos, oponindose a ello el muelle y atenundose las oscilaciones por medio del amortiguador. El brazo superior es ms cor-to, con el fin de que en las curvas las ruedas vayan paralelas.

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3.1.2. Suspensin independiente McPherson

Eje delantero con suspensin McPherson.

La mangueta de rueda se articula en su parte inferior al brazo y en su parte superior al amor-tiguador, fijndose ste a la carrocera mediante un platillo en su zona superior.

El ngulo que forman las ruedas con el suelo vara poco en cualquier circunstancia, pero la resistencia de la carrocera en la zona donde se acopla el amortiguador debe ser elevada.

3.1.3. Suspensin por ballesta y brazo articulado

Se sustituyen los muelles por una ballesta transversal montada entre ambas ruedas y anclada en su centro al chasis. El amortiguador se coloca entre ella y el brazo inferior.

3.1.4. Suspensin con barras de torsin

Eje delantero con suspensin de barras de torsin.

Los brazos de suspensin se articulan al chasis. Las barras de torsin se ubican longitudi-nalmente, unidas por un extremo al brazo inferior y por el otro al bastidor. El amortiguador se dispone entre el brazo inferior y la carrocera.

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3.2. Eje trasero: tipos, constitucin, caractersticas y funcionamiento

3.2.1. Suspensin con eje rgido

Empleada fundamentalmente por vehculos de propulsin con puente rgido. Se utilizan diversos tipos:

Por ballestas: transversales o longitudinales (entre puente y bastidor) y recibiendo en su centro al amortiguador (entre ballesta y bastidor) y al eje.

Por muelles helicoidales: los muelles se disponen entre las trompetas del eje y el bas-tidor (el amortiguador pasa por el centro); suelen montar un tirante pivotante entre el puente y el bastidor que acta como barra estabilizadora (las suspensiones de eje rgido transfieren carga de una rueda a otra).

Eje trasero con suspensin de eje rgido por muelles helicoidales.

Por tren trasero semirrgido de brazos tirados: los brazos forman cuerpo con la travie-sa (sta trabaja a torsin, como estabilizadora); en los extremos de los brazos se colocan muelles y amortiguadores.

3.2.2. Suspensin independiente de las ruedas traseras

De eje suspendido o de Dion (utilizada en vehculos a propulsin): sera propiamente una suspensin semirrgida, puesto que el eje de Dion, que va de rueda a rueda, se ancla al chasis.

Eje trasero con suspensin de eje

suspendido o de Dion.

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Por brazo semiarrastrado y muelles: brazos de suspensin y bielas de empuje forman una uve articulada al chasis en los extremos; sobre los brazos van muelles y amortigua-dores. Habitual en algunos vehculos de traccin.

Eje trasero con suspensin de brazo semiarrastrado.

De brazos semitirados y muelles: los brazos se unen al bastidor de forma que el puente trasero es arrastrado. Los muelles y amortiguadores van entre los brazos y el chasis. Frecuente en vehculos de propulsin.

Eje trasero con suspensin de brazo semitirado.

Por barras de torsin independientes para cada rueda: se disponen dos barras de lado a lado dentro de un tubo (los brazos son soportados por las barras montadas estriadas por ambos lados al chasis).

Por barras de torsin en prolongacin: se emplaza una barra despus de otra dentro de sendos tubos encastrados; cada tubo se une a un brazo de suspensin.

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Multibrazo: evolucin de la suspensin de trapecio articulado, pero con varios brazos oscilantes. Permiten modificaciones de todos los ngulos de rueda y el empleo de ejes traseros autodireccionales.

Eje trasero con suspensin multibrazo.

3.3. Sistemas pilotados

La justificacin de la gestin electrnica reside en conseguir adaptar el sistema de suspen-sin para garantizar la condicin necesaria que debe cumplir: conservar el vehculo posicio-nado horizontalmente en toda circunstancia y asegurar unas condiciones de confort ptimas. Para lograrlo, la suspensin debe ser blanda en recta y dura en curvas o a alta velocidad y para conseguir estas condiciones, se debe adecuar el tarado de los amortiguadores a las condiciones de marcha. Esto se logra comandando al amortiguador con electrovlvulas pilotadas por un calculador.

3.3.1. Caractersticas

Este tipo de suspensin admite varios estados de funcionamiento:

Suspensin deportiva: los amortiguadores restringen ms el paso de fluido entre sus cmaras, se vuelven duros, para favorecer el agarre y la estabilidad.

Suspensin confortable: los amortiguadores permiten un mayor paso de fluido entre cmaras, se vuelven blandos, para favorecer el confort.

Suspensin normal: los amortiguadores toman un compromiso entre el confort y la esta-bilidad.

Los modos de utilizacin tambin admiten regulacin:

Modo automtico: la amortiguacin es controlada electrnicamente.

Modo impuesto: la amortiguacin es deportiva siempre.

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3.3.2. Constitucin y funcionamiento

Amortiguador

Bloque de vlvulas

Brazo de suspensin

Amortiguador pilotado electrnicamente.

Su funcionamiento se basa en un amortiguador convencional al que se le incorporan dos elec-trovlvulas (una que restringe mucho el paso de fluido y otro que lo restringe poco), controladas por una unidad electrnica, que modifican los pasos calibrados, lo que permite variar la suspen-sin entre los tres estados de funcionamiento caractersticos:

Modo confortable: electrovlvula de gran paso activada.

Modo normal: electrovlvula de pequeo paso activada.

Modo deportivo: ninguna electrovlvula activada (paso a travs de pistn).

La unidad electrnica gobierna la posicin que adoptan las electrovlvulas en funcin de las seales recibidas de los captadores y despus de haberlas procesado. Los sensores empleados caracterizan las siguientes magnitudes:

ngulo y velocidad de giro del volante: mediante un captador ptico-electrnico.

Posicin del acelerador: con un potencimetro en el pedal.

Velocidad del vehculo: sensor Hall colocado en el velocmetro.

Frenada: con un microinterruptor en el pedal de freno.

Desplazamiento vertical de la carrocera durante la frenada: mediante un captador ptico-electrnico.

4. SUSPENSIONES NEUMTICAS

4.1. Sistemas convencionales

4.1.1. Caractersticas

Es un sistema basado en interponer entre ruedas y elementos suspendidos un resorte neum-tico. Este resorte est formado por un pistn que acta sobre un diafragma lleno de aire a presin. La fuerza de reaccin est en funcin del desplazamiento del pistn y la presin interna del dia-fragma (flexibilidad variable y progresiva).

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Resorte neumtico.

Es un mtodo muy indicado para vehculos con frenos de aire, puesto que se aprovecha la instalacin ya presente, lo que hace que est muy extendido su uso en vehculos industriales, ca-miones, autobuses, etc., y sobre todo en el eje trasero.

4.1.2. Constitucin y funcionamiento

Fundamentalmente, el sistema de suspensin neumtica est formado por los propios resortes neumticos y el circuito de aire comprimido que controla constantemente la presin dentro de los mismos. Este circuito, comn con el de frenos, consta de las siguientes partes:

Compresor: accionado por el motor.

Vlvula limitadora de presin: prioriza el circuito de frenos (aproximadamente 700 Kpa) con respecto al de suspensin (aproximadamente 1200 Kpa).

Caldern principal: con la funcin de almacenar una reserva de aire y eliminar la hume-dad del aire a travs de un grifo de purga.

Caldern auxiliar: equipado con una vlvula de rebose para permitir su llenado a partir de los 4 kg/cm2.

Unidades neumticas: situadas en cada una de las ruedas.

Vlvulas de nivel: regulan el paso de aire hacia los resortes neumticos. Normalmente se dispone una para el eje delantero y una en cada lado del eje trasero.

Vlvula niveladora: vlvula de accionamiento elctrico o neumtico que permite el control de altura del vehculo, puesto que comanda a las vlvulas de nivel. Este control puede ser automtico (pilotaje neumtico) o impuesto por el conductor, para lo cual dis-pone del correspondiente mando en la cabina.

Vlvula limitadora de altura: evita una elevacin excesiva de la altura de la carrocera.

En los sistemas convencionales, todo el sistema se gobierna con una palanca que en funcin de la posicin que decida el conductor, puede permitir el paso de aire hacia los resortes neumti-cos (suspensin sube) o ponerlos en atmsfera (suspensin baja).

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