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• Yovas Bautista

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INDICE  INTRODUCCIÓN  DESARROLLO  BALLESTAS   

LONGITUDINALES TRANSVERSALES VENTAJAS Y DESVENTAJAS

 MUELLES HELICOIDALES  BARRA DE TORSIÓN

 CONCLUSIONES

INTRODUCCIÓN

Las funciones principales de la suspensión de un vehículo son soportar el peso de dicho vehículo, permitir su movimiento elástico controlado sobre los ejes y proteger al propio automóvil de las vibraciones extremas, absorbiendo las desigualdades del terreno mientras mantiene las ruedas en contacto con el pavimento en todo momento, así como a la vía sobre la que circula, cualesquiera que sea el estado de la vía y su utilización. La suspensión trata de que no sean transmitidas las irregularidades a los ocupantes del vehículo, proporcionándoles un buen nivel de confort y seguridad, así como protegiendo al propio automóvil de las vibraciones extremas. La estabilidad del vehículo debe cumplirse cualesquiera que sean los obstáculos, los desniveles de la ruta, el radio de viraje y la pendiente. Asimismo, debe garantizar la comodidad de los pasajeros y la protección de las mercancías transportadas, reduciendo en cuanto sean posibles los movimientos verticales, longitudinales, transversales y angulares de la parte suspendida. El sistema de suspensión suele estar ubicado en el vehículo entre el suelo y el bastidor y está constituido genéricamente por los mismos componentes para todo tipo de vehículos diferenciándose en sus tipos y dimensiones de acuerdo a las prestaciones del vehículo y su función. Las suspensiones de los vehículos constituyen un aspecto fundamental del diseño mecánico de cualquier vehículo. Sin embargo, en la mayor parte de los mismos, el diseño de la suspensión afecta también a otras prestaciones del mismo. Todo ello confiere al diseño de la suspensión una gran complejidad y requiere la participación de expertos. En la suspensión de un vehículo existen diferentes tipos de elementos que permiten asegurar las funciones de confort, estabilidad, seguridad y calidad de marcha. De forma general, estos elementos pueden dividirse en elementos elásticos y elementos amortiguadores:  Elemento flexible. Existen multitud de sistemas que realizan esta función, como pueden ser ballestas, barras de torsión, muelles propiamente dichos, etc. Garantizan la unión entre los órganos de rodadura y el vehículo, aportando una fuerza recuperadora cuando se produce alguna separación entre ellos.

DESARROLLO

Ballestas La ballesta es un tipo de muelle compuesto por una serie de láminas de acero, superpuestas, de longitud decreciente. Actualmente se usa en camiones y automóviles pesados. La hoja más larga se llama maestra y entre las hojas se intercala una lámina de zinc para mejorar su flexibilidad.

Ballestas longitudinales

Estos elementos elásticos provienen de los carruajes y fueron los primeros utilizados masivamente en los automóviles durante sus comienzos. Consisten en varias láminas de acero flexible de diferentes longitudes unidas por el centro. La flexibilidad del conjunto de láminas, la ballesta, hace dos funciones, bueno podrían llegar a ser tres; la primera de elemento elástico, la segunda de brazos de suspensión (unión móvil entre rueda y carrocería) y la tercera en los inicios también de amortiguador, pues la fricción entre las láminas, hojas de ballesta, amortigua el funcionamiento de la ballesta parcialmente y con prestaciones reducidas puede ser suficiente. Empezamos a ver la aplicación de las ballestas sobre la silueta de un Jeep Willys, están en posición longitudinal y hay una por cada rueda, como se representa en esta animación; Aparecen las ballestas longitudinales compuestas en este caso de tres hojas de diferente longitud. En el centro de cada ballesta está acoplado el eje correspondiente. Es una suspensión por ejes rígidos o Las ballestas están unidas a la estructura de la carrocería por un punto de apoyo que permite su giro o

o o o o o

En el otro extremo de cada ballesta hay una gemela, es un acoplamiento articulado entre ballesta y carrocería para asumir las variaciones de longitud de la ballesta al trabajar la suspensión Amortiguadores hidráulicos para reducir los efectos de rebote tras la actuación de las ballestas. Complementa a la fricción entre las hojas Al funcionar la suspensión se aprecia la variación de longitud de las ballestas que permiten las gemelas A continuación se identifican los nombres de los elementos de suspensión; ballestas, puntos de apoyo, gemelas y amortiguadores Se resalta el funcionamiento de la ballesta

Las ballestas son muy robustas y fiables, además al hacer la función de brazos son económicas. La estabilidad no es su fuerte. Tras ser sustituida por otros elementos elásticos en los turismos se mantuvo bastante tiempo para vehículos de carga y todoterreno por su robustez. Con el paso del tiempo su uso está cada vez más restringido a camiones y autocares, aunque en estos también se reduce su uso. Ballesta transversal

Hay otras posibilidades de utilizar la ballesta, una de estas es situarla de forma transversal en automóvil con suspensión independiente, es como se representa en la siguiente animación con la silueta frontal de un BMW 328: o o o o o o o o

Brazos de suspensión inferiores Manguetas; en realidad portamanguetas soportes del eje de cada rueda, manguetas Amortiguadores hidráulicos Ballesta transversal; está acoplada a los extremos superiores de la mangueta (en realidad es el portamangueta) y en la carrocería por su parte central La ballesta hace la función de elemento elástico y también de brazos superiores de la suspensión independiente, como se ve en el funcionamiento Funcionamiento de la suspensión Identificación de los elementos; brazos inferiores, manguetas (con portamanguetas), amortiguadores (hidráulicos) y ballesta transversal Detalle de funcionamiento de la ballesta

En esta aplicación de la ballesta no se precisan gemelas, pues la variación de longitud es absorbida por los anclajes móviles de los brazos de suspensión. La ballesta transversal se ha utilizado en muchos automóviles y aún se continua haciendo, incluso en modelos deportivos (2014). La razón se debe a la utilización de materiales sintéticos, que han mejorado ostensiblemente las características

elásticas de la ballesta con excelentes resultados en confort y seguridad activa primaria (estabilidad). Ventajas y desventajas

 Las principales ventajas de una ballesta son: a) Menor masa no suspendida: los muelles helicoidales contribuyen a aumentar la masa no suspendida. Cuanto menor es la masa no suspendida más rápido puede responder la rueda a una velocidad determinada. b) Menor peso: en Volvo se llegó a la conclusión de que la ballesta que constituía la suspensión trasera de la furgoneta modelo 960 tenía la misma masa que uno de los dos resortes que reemplazó. c) Centro de gravedad de la suspensión más bajo: los muelles helicoidales y los montajes del chasis asociado hacen difícil elevar el centro de masa del coche. d) Las características de desgaste: Las ballestas duran más que los muelles helicoidales, aunque en los coches ligeros éste no es un problema significativo. e) Con la ballesta, la altura se puede ajustar cambiando la longitud de los enlaces de conexión final de la hoja a los brazos de suspensión. Esto permite pequeños cambios en la altura con efectos mínimos sobre el índice de rigidez. f) El resorte actúa como una barra anti-roll, permitiendo montar barras más pequeñas y delgadas que en un vehículo equipado con muelles helicoidales. En los vehículos de suspensión trasera rígida con montaje central, el efecto anti-vuelco no se produce.  Las principales desventajas de una ballesta son: a) La hoja debe abarcar desde un lado del coche al otro. Esto puede limitar las aplicaciones donde la transmisión, u otras funciones, se cruzan con ellas. b) Coste del material: las ballestas tienen un coste, al menos, dos veces mayor que los muelles helicoidales. c) Complejidad del diseño: las ballestas compuestas permiten una considerable variedad en la forma, espesor y materiales. Son más caras de diseñar, sobre todo en aplicaciones de alto rendimiento. d) Coste de la modificación: como resultado de un diseño especial, el cambio de los parámetros del muelle ballesta a menudo requiere una fabricación especializada. Los muelles helicoidales en varios tamaños y tipos están disponibles a bajo costo. e) Susceptibilidad a los daños: los fluidos del motor y las modificaciones del escape pueden debilitar o destruir las ballestas compuestas con el tiempo. El muelle ballesta es más susceptible al daño debido al calor en relación con los muelles de acero convencionales.

Muelles helicoidales

El siguiente elemento elástico de suspensión, el muelle helicoidal, es el más comúnmente utilizado en el automóvil. En principio se representa cilíndrico y con espiras del mismo espesor o sección, para ver después otras posibilidades. Vemos su aplicación en dos animaciones sobre las siluetas de dos automóviles; Rover P6 que tiene una peculiar suspensión y Mazda MX5:  Muelles en el Rover P6 Brazos, mangueta, eje trasero y amortiguadores hidráulicos:  Delante hay dos brazos inferiores oblicuos y un brazo pendular (rojo)  Detrás tiene un brazo longitudinal delante del eje y otro detrás (es un eje De Dion) Muelles: horizontales delante y verticales detrás Se ve el funcionamiento de la suspensión A continuación se identifican los elementos y se ven los muelles en detalle; brazos oblicuos delanteros y longitudinales traseros, brazo pendular delantero, mangueta, eje trasero, amortiguadores (hidráulicos) y muelles

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 Muelles en el Mazda MX5 Brazos de suspensión; dos por cada rueda, inferior y superior Manguetas Soportes de los elementos elásticos de suspensión Muelles (verticales) Amortiguadores (hidráulicos) Funcionamiento de la suspensión e identificación de los componentes; brazos superior e inferior, mangueta (con portamangueta), soporte de los elementos elásticos, amortiguadores y muelles o Detalle del funcionamiento de los muelles o o o o o o

Barra de torsión

La barra de torsión es de un acero especial para muelles, de sección redonda o cuadrangular y cuyos extremos se hallan fijados, uno, en un punto rígido y el otro en un punto móvil, donde se halla la rueda. En las oscilaciones de la carretera la rueda debe vencer el esfuerzo de torsión de la barra [14]. Obviando las barras estabilizadoras, la barra de torsión central permite un grado limitado de libertad de cada rueda cuando se les obliga.

Si se estira un muelle hasta dejar las espiras en línea recta queda en forma de barra conservando su elasticidad, es el principio de la barra de torsión. Un extremo se fija a la carrocería y el otro a un brazo de suspensión. Vemos su aplicación sobre las siluetas de un Citroën Traction en la animación que sigue: o o o o o o

La suspensión trasera es por eje rígido, representado en color rojo Brazos de suspensión; dos paralelos en cada rueda delantera y dos longitudinales en el eje rígido trasero Barras de torsión; longitudinales las delanteras sobre los brazos inferiores y transversales las traseras en los extremos delanteros de los brazos Funcionamiento de la suspensión; se aprecia la torsión de las barras al girar los extremos acoplados a los brazos y mantenerse estáticos los extremos asentados en la carrocería Identificación de los diferentes elementos; eje rígido trasero, brazos, manguetas, amortiguadores hidráulicos y barras de torsión Se ve el detalle de funcionamiento de las barras de torsión

CONCLUSIONES

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Ballestas; se pueden separar en reposo las hojas de los extremos, de forma que al inicio del recorrido de suspensión solamente flexione la hoja mayor, después la intermedia y a continuación la pequeña. De esta forma se logra mayor progresividad en el funcionamiento de la suspensión. Este sistema reduce la fricción entre las hojas disminuyendo el ya de por si escaso efecto amortiguador Muelles; además del cilíndrico con el mismo espesor se ven otros dos posibles tipos de muelles:  Espesor o sección de las espiras variable; se logra que la actuación del muelle sea progresiva, más blando al inicio de la compresión para ir endureciéndose según se comprime. Ofrece más confort  Cónico; las espiras son de igual sección pero de distinto diámetro. Se logra un efecto similar al anterior, dureza progresiva, al que se añade más recorrido útil al poder meterse unas espiras dentro de otras al final de la compresión. También hay muelles bicónicos y combinados con espiras variables Barras de torsión; se puede modificar su posición para variar la altura de la carrocería mediante diferentes sistemas, lo que permite compensar el

descenso de la carrocería con el uso, hasta que la torsión de las barras lo permita, o adaptar la suspensión para utilización del automóvil en zonas que exijan mayor altura de carrocería. Es una operación de taller de poco tiempo generalmente.