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• Joseph Mccarty

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Suspensión Introducción Se llama suspensión al conjunto de elementos elásticos que se interponen entre los órganos suspendidos (bastidor, carrocería, pasajeros y carga) y los órganos no suspendidos (ruedas y ejes).

Su misión es absorber las reacciones producidas en las ruedas por las desigualdades del terreno, asegurando así la comodidad del conductor y pasajeros del vehículo y, al mismo tiempo, mantener la estabilidad y direccionabilidad de éste, para que mantenga la trayectoria deseada por el conductor. Además también es necesario que cumplan con otras funciones complementarias:

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Transmitir las fuerzas de aceleración y de frenada entre los ejes y bastidor.

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Resistir el par motor y de frenada

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Resistir los efectos de las curvas

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Conservar el ángulo de dirección en todo el recorrido

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Conservar el paralelismo entre los ejes y la perpendicularidad del bastidor

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Proporcionar una estabilidad adecuada al eje de balanceo



Aguantar la carga del vehículo

Cuando el vehículo circula por un terreno irregular, las ruedas están sometidas a una serie de impactos que se transmiten a la carrocería a través de los elementos de unión. Si el terreno es llano, las pequeñas irregularidades del mismo son absorbidas por la elasticidad de los neumáticos. Cuando las irregularidades son grandes, los impactos producidos serían acusados por los ocupantes del vehículo, de no mediar la suspensión; la unión elástica que ésta supone es capaz de absorber dichas reacciones. La absorción de estas reacciones se consigue por la acción combinada de los neumáticos, la elasticidad de los asientos y el sistema de suspensión.

Cuando un automóvil pasa sobre un resalte o sobre un hoyo, se produce un golpe sobre la rueda que se transmite por medio de los ejes al chasis y que se traduce en oscilaciones. Una mala conducción o un reparto desequilibrado de las cargas pueden también originar "oscilaciones". Estos movimientos se generan en el centro de gravedad del coche y se propagan en distintos sentidos. Los tres tipos de oscilaciones existentes serian:

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Empuje: se produce al pasar por terreno ondulado

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Cabeceo: debido a las frenada bruscas

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Bamboleo: se genera al tomar curvas a alta velocidad.

Características que debe reunir la suspensión Como los elementos de suspensión han de soportar todo el peso del vehículo, deben ser lo suficientemente fuertes para que las cargas que actúan sobre ellos no produzcan deformaciones permanentes. A su vez, deben ser muy elásticos, para permitir que las ruedas se adapten continuamente al terreno sin separarse de el. Esta elasticidad en los elementos de unión produce una serie de oscilaciones de intensidad decreciente que no cesan hasta que se ha devuelto la energía absorbida, lo que coincide con la posición de equilibrio de los elementos en cuestión; dichas oscilaciones deben ser amortiguadas hasta un nivel razonable que no ocasione molestias a los

usuarios del vehículo. La experiencia demuestra que el margen de comodidad para una persona es de 1 a 2 oscilaciones por segundo; una cifra superior excita el sistema nervioso, aunque tampoco conviene bajar el valor mínimo porque se favorece el mareo. Un muelle blando tiene gran recorrido y pequeño numero de oscilaciones bajo la carga, mientras que un muelle duro tiene menor recorrido y mayor numero de oscilaciones. Este mismo efecto se manifiesta al variar la carga que gravita sobre el muelle.

Influencia de la carga en la suspensión Si en los vehículos las cargas fueran constantes resultaría fácil adaptar una suspensión ideal, pero como esto no se da en ningún caso (al ser la carga variable, especialmente en vehículos de transporte) los elementos elásticos deben calcularse para que aguanten el peso máximo sin pérdida de elasticidad. En estas condiciones es imposible obtener una suspensión ideal ya que, si se calcula para un peso mínimo, la suspensión resulta blanda en exceso cuando aquel aumenta; si se calcula para el peso máximo, entonces resulta dura cuando el vehículo marcha en vacío o con poca carga. Efectos de un elemento de flexibilidad variable Se ha visto que las oscilaciones de la suspensión aumenta y disminuye en función de la carga y el grado de dureza de los muelles. Por tanto, si se mantiene la oscilación constante, conseguiríamos, una suspensión que se acerca a la ideal. Para ello se tiene que colocar un elemento de unión cuya flexibilidad sea variable, de modo que, al aumentar la carga, aumente asimismo su rigidez para mantener constante la deformación. Esto es muy difícil de conseguir con resortes metálicos; por tanto, las suspensiones basadas en este tipo de elementos (ballestas, muelles, barras de torsión, etcétera.) necesitan llevar acoplado un sistema amortiguador de oscilaciones que recoja la energía mecánica producida y evite su transmisión a la carrocería. En las suspensiones neumáticas o hidroneumáticas se consigue la flexibilidad variable aumentando o disminuyendo la presión interna en sus elementos, como se verá al estudiar estos sistemas. El sistema de suspensión esta compuesto por un elemento flexible (muelle de ballesta o helicoidal, barra de torsión, muelle de goma, gas o aire) y un elemento amortiguación (amortiguador), cuya misión es neutralizar las oscilaciones de la masa suspendida originadas por el elemento flexible al adaptarse a las irregularidades del terreno.

Componentes de la suspensión El sistema de suspensión esta compuesto por un elemento flexible o elástico (muelle de ballesta o helicoidal, barra de torsión, muelle de goma, gas o aire) y un elemento amortiguación (amortiguador), cuya misión es neutralizar las oscilaciones de la masa suspendida originadas por el elemento flexible al adaptarse a las irregularidades del terreno. Elementos de suspensión simples En las suspensiones simples se utilizan como elementos de unión, unos resortes de acero elástico en forma de:

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ballesta,

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muelle helicoidal

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barras de torsión

Estos elementos, como todos los muelles, tienen excelentes propiedades elásticas pero poca capacidad de absorción de energía mecánica, por lo que no pueden ser montados solos en la suspensión; necesitan el montaje de un elemento que frene las oscilaciones producidas en su deformación. Debido a esto, los resortes se montan siempre con un amortiguador de doble efecto que frene tanto su compresión como expansión..

Ballestas Las ballestas están constituidas (fig. inferior) por un conjunto de hojas o láminas de acero especial para muelles, unidas mediante unas abrazaderas (2) que permiten el deslizamiento entre las hojas cuando éstas se deforman por el peso que soportan. La hoja superior (1), llamada hoja maestra, va curvada en sus extremos formando unos ojos en los que se montan unos casquillos de bronce (3) para su acoplamiento al soporte del bastidor por medio de unos pernos o bulones.

El número de hojas y el espesor de las mismas está en función de la carga que han de soportar. Funcionan como los muelles de suspensión, haciendo de enlace entre el eje de las ruedas y el bastidor. En algunos vehículos, sobre todo en camiones, además de servir de elementos de empuje, absorben con su deformación longitudinal la reacción en la propulsión. Existe una abundante normalización sobre ballestas en las normas UNE 26 224-5-6-7 y 26 063. Montaje de las ballestas El montaje de las ballestas puede realizarse longitudinal o transversalmente al sentido de desplazamiento del vehículo. Montaje longitudinal: montaje utilizado generalmente en camiones y autocares, se realiza montando la ballesta con un punto "fijo" en la parte delantera de la misma (según el desplazamiento del vehículo) y otro "móvil", para permitir los movimientos oscilantes de la misma cuando se deforma con la reacción del bastidor. El enlace fijo se realiza uniendo directamente la ballesta (1) al soporte (2) y, la unión móvil, interponiendo entre la ballesta (1) y el bastidor un elemento móvil (3), llamado gemela de ballesta.

El montaje de la ballesta sobre el eje (4), puede realizarse con apoyo de la ballesta sobre el eje (figura superior) o con el eje sobre la ballesta (figura inferior); este ultimo montaje permite que la carrocería baje, ganando en estabilidad. La misión se realiza por medio de unas abrazaderas que enlazan la ballesta al eje.

Montaje transversal: utilizado generalmente en turismos, se realiza uniendo los extremos de la ballesta (1) al puente (2) o brazos de suspensión, con interposición de elementos móviles (3) (gemelas) y la base de la ballesta a una traviesa del bastidor o carrocería.

Muelles helicoidales Estos elementos mecánicos se utilizan modernamente en casi todos los turismos en sustitución de las ballestas, pues tienen la ventaja de conseguir una elasticidad blanda debido al gran recorrido del resorte sin apenas ocupar espacio ni sumar peso.

Constitución Consisten en un arrollamiento helicoidal de acero elástico formado con hilo de diámetro variable (de 10 a 15 mm); este diámetro varía en función de la carga que tienen que soportar; las últimas espiras son planas para facilitar el asiento del muelle sobre sus bases de apoyo (fig. inferior).

Características No pueden transmitir esfuerzos laterales, y requieren, por tanto, en su montaje bielas de empuje lateral y transversal para la absorción de las reacciones de la rueda. Trabajan a torsión, retorciéndose proporcionalmente al esfuerzo que tienen que soportar (fig. inferior), acortando su longitud y volviendo a su posición de reposo cuando cesa el efecto que produce la deformación.

La flexibilidad de los muelles está en función del número de espiras, del diámetro del resorte, del paso entre espiras, del espesor o diámetro del hilo, y de las características del material. Se puede conseguir muelles con una flexibilidad progresiva, utilizando diferentes diámetros de enrollado por medio de muelles helicoidales cónicos (figura inferior), por medio de muelles con paso entre espiras variable o disponiendo de muelles adicionales.

Usando muelles adicionales se puede obtener una suspensión de flexibilidad variable en el vehículo. En efecto, cuando éste circule en vacío, sólo trabaja el muelle principal (1) (fig. inferior) y cuando la carga es capaz de comprimir el muelle hasta hacer tope con el auxiliar (2) se tiene un doble resorte, que, trabajando conjuntamente, soporta la carga sin aumentar la deformación, dando mayor rigidez al conjunto.

En la figura inferior puede apreciarse de forma gráfica las tres posiciones del muelle: sin montar, montado en el vehículo y el muelle bajo la acción de la carga.

Las espiras de un muelle helicoidal no deben, en su función elástica, hacer contacto entre sus espiras; es decir, que la deformación tiene que ser menor que el paso del muelle por el número de espiras. De ocurrir lo contrario, cesa el efecto del muelle y entonces las sacudidas por la marcha del vehículo se transmiten de forma directa al chasis.

Barra de torsión Este tipo de resorte utilizado en algunos turismos con suspensión independiente, está basado en el principio de que si a una varilla de acero elástico sujeta por uno de sus extremos se le aplica por el otro un esfuerzo de torsión, esta varilla tenderá a retorcerse, volviendo a su forma primitiva por su elasticidad cuando cesa el esfuerzo de torsión (fig. inferior).

Disposición y montaje de las barras de torsión. El montaje de estas barras sobre el vehículo se realiza (fig. inferior) fijando uno de sus extremos al chasis o carrocería, de forma que no pueda girar en su soporte, y en el otro extremo se coloca una palanca solidaria a la barra unida en su extremo libre al eje de la rueda. Cuando ésta suba o baje por efecto de las desigualdades del terreno, se producirá en la barra un esfuerzo de torsión cuya deformación elástica permite el movimiento de la rueda. Las barras de torsión se pueden disponer paralelamente al eje longitudinal del bastidor o también transversalmente a lo largo del bastidor

En vehículos con motor y tracción delanteros se montan una disposición mixta con las barras de torsión situadas longitudinalmente para la suspensión delantera y transversalmente para la suspensión trasera.

Barras estabilizadoras Cuando un vehículo toma una curva, por la acción de la fuerza centrífuga se carga el peso del coche sobre las ruedas exteriores, con lo cual la carrocería tiende a inclinarse hacia ese lado con peligro de vuelco y la correspondiente molestia para sus ocupantes.

Para evitar estos inconvenientes se montan sobre los ejes delantero y trasero las barras estabilizadores, que consisten esencialmente en una barra de acero elástico cuyos extremos se fijan a los soportes de suspensión de las ruedas; de esta forma, al tomar una curva, como una de las ruedas tiende a bajar y la otra a subir, se crea un par de torsión en la barra que absorbe el esfuerzo y se opone a que esto ocurra, e impide, por tanto, que la carrocería se incline a un lado, manteniendola estable. El mismo efecto se produce cuando una de las ruedas encuentra un bache u obstáculo, creando, al bajar o subir la rueda, un par de torsión en la barra que hace que la carrocería se mantenga en posición horizontal. En caso de circular en linea recta y en condiciones normales la acción de la barra es nula.

Silentblocks y cojinetes elásticos Son aislantes de caucho u otro material elastómero que se encargan de amortiguar las reacciones en los apoyos de la suspensión. Su mision es amortiguar los golpes existentes entre dos elementos en los que existe movimiento. Suelen montarse a presión o atornillados. Su sustitución debe realizarse cuando el caucho esté deteriorado o exista holgura en la unión. Los cojinetes elásticos son elemento de caucho que permiten la unión de los componentes de la suspensión facilitando un pequeño desplazamiento. Su montaje suele realizarse mediante bridas o casquillos elásticos. Estos cojinetes son muy utilizados para el montaje de las barras estabilizadoras.

Rótulas Las rótulas constituyen un elemento de unión y fijación de la suspensión y de la dirección, que

permite su pivotamiento y giro manteniendo la geometria de las ruedas. La fijación de las rótulas se realiza mediante tornillos o roscados exteriores o interiores.

Su sustitución debe realizarse si existe en estas algun daño como por ejemplo, si esta deformada a causa de algún golpe, o cuando existen holguras (figura inferior).

Mangueta y buje La mangueta de la suspensión es una pieza fabricada con acero o aleaciones que une el buje de la rueda y la rueda a los elementos de la suspensión, tirantes, trapecios, amortiguador, etc. La mangueta se diseña teniendo en cuenta las características geométricas del vehículo. En el interior del buje se montan los rodamientos o cojinetes que garantizan el giro de la rueda.

Trapecios o brazos de suspensión Son brazos artículados fabricados en fundición o en chapa de acero embutida que soportan al vehículo a través de la suspensión. Unen la mangueta y su buje mediante elementos elásticos (silentblocks) y elementos de guiado (rótulas) al vehículo soportando los esfuerzos generados por este en su funcionamiento.

Tirantes de suspensión Son brazos de acero longitudinales o transversales situados entre la carroceria y la mangueta o trapecio que sirven como sujección de estos y facilitan su guiado. Absorben los desplazamiento y esfuerzos de los elementos de la suspensión a través de los silentblocks o cojinetes elásticos montados en sus extremos.

Topes de suspensión Estos topes pueden ser elásticos o semirigidos en forma de taco o en forma de casquillo. Su función es servir de tope para el conjunto de la suspensión, de manera que en una compresión excesiva esta no se detiene. El montaje de este elemento es muy diverso dependiendo de la forma del taco. Por ejemplo, en las suspensiones McPherson se monta en el interior del vástago del amortiguador, mientras que en las suspensiones por ballesta se suele montar anclado en la carrocería.

Amortiguadores Estos elementos son los encargados de absorber las vibraciones de los elementos elásticos (muelles, ballestas, barras de torsión), convirtiendo en calor la energía generada por las oscilaciones. Cuando la rueda encuentra un obstáculo o bache, el muelle se comprime o se estira, recogiendo la energía mecánica producida por el choque, energía que devuelve a continuación, por efecto de su elasticidad, rebotando sobre la carrocería. Este rebote en forma de vibración es el que tiene que frenar el amortiguador, recogiendo, en primer lugar, el efecto de compresión y luego el de reacción del muelle, actuando de freno en ambos sentidos; por esta razón reciben el nombre de los amortiguadores de doble efecto. Los amortiguadores pueden ser "fijos" y "regulables", los primeros tienen siempre la misma dureza y los segundo pueden variarla dentro de unos márgenes. En los más modernos modelos este reglaje se puede hacer incluso desde el interior del vehículo. Marcas conocidas de fabricantes de amortiguadores serian: Monroe, Koni, Bilstein, Kayaba, De Carbon, etc

Tipos de amortiguadores Los mas empleados en la actualidad son los de tipo telescópico de funcionamiento hidráulico. Dentro de estos podemos distinguir:

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Los amortiguadores hidráulicos convencionales (monotubo y bitubo). Dentro de esta categoría podemos encontrar los fijos y los regulables.

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Los amortiguadores a gas (monotubo o bitubo). No regulables

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Los amortiguadores a gas (monotubo). Regulables

Amortiguadores hidráulicos convencionales Son aquellos en los que la fuerza de amortiguación, para controlar los movimientos de las masas suspendidas y no suspendidas, se obtiene forzando el paso de un fluido a través de unos pasos calibrados de apertura diferenciada, con el fin de obtener la flexibilidad necesaria para el control del vehículo en diferentes estados. Son los mas usuales, de tarados pre-establecidos (se montan habitualmente como equipo de origen). Son baratos pero su duración es limitada y presentan pérdidas de eficacia con trabajo excesivo, debido al aumento de temperatura. No se suelen utilizar en conducción deportiva ni en competición.

Estos amortiguadores de tipo telescópico y de funcionamiento hidráulico están constituidos (fig. inferior) por una cilindro (A) dentro del cual puede deslizarse el émbolo (B) unido al vástago (C), que termina en el anillo soporte (D), unido al bastidor. Rodeando el cilindro (A) va otro concéntrico, (F), y los dos terminan sellados en la parte superior por la empaquetadura (E), por la que pasa el vástago (C), al que también se une la campana (G), que preserva de polvo al amortiguador. El cilindro (F) termina en el anillo (H), que se une al eje de la rueda y se comunica con el cilindro (A) por medio del orificio (I). El cilindro (A) queda dividido en dos cámaras por el pistón (B); éstas se comunican por los orificios calibrados (J y K), este último tapado por la válvula de bola (L). Así constituido el amortiguador, quedan formadas las cámaras (1, 2 y 3), que están llenas de aceite. Cuando la rueda sube con relación al chasis, lo hace con ella el anillo (H) y, a la vez que él, los cilindros (A y F), con lo cual, el líquido contenido en la cámara (2) va siendo comprimido, pasando a través de los orificios (J y K) a la cámara (1), en la que va quedando espacio vacío debido al movimiento ascendente de los cilindros (A y F). Otra parte del líquido pasa de (2) a la cámara de compensación (3), a través del orificio (I). Este paso forzado del líquido de una cámara a las otras, frena el movimiento ascendente de los cilindros (A y F), lo que supone una amortiguación de la suspensión.

Cuando la rueda ha pasado el obstáculo que la hizo levantarse, se produce el disparo de la ballesta o el muelle, por lo que (H) baja con la rueda y con él los cilindros (A y F). Entonces el líquido de la cámara (1) va siendo comprimido por el pistón y pasa a la cámara (2) a través de (J) (por K no puede hacerlo por impedírselo la válvula antirretorno L), lo que constituye un freno de la expansión de la ballesta o el muelle. El espacio que va quedando vacío en la cámara (2) a medida que bajan los cilindros (A y F), se va llenando de aceite que llega de la cámara (1) y, si no es suficiente, del que llega de la cámara de compensación (3) a través de (I). Por tanto, en este amortiguador vemos que la acción de frenado es mayor en la expansión que en la compresión del muelle o ballesta, permitiéndose así que la rueda pueda subir con relativa facilidad y que actúe en ese momento el muelle o la ballesta; pero impidiendo seguidamente el rebote de ellos, que supondría un mayor número de oscilaciones hasta quedar la suspensión en posición de equilibrio. Según el calibre del orificio (J), se obtiene mayor o menor acción de frenado en los dos sentidos; y según el calibre del orificio (K), se obtiene mayor o menor frenado cuando sube la rueda. En el momento que lo hace, el aceite contenido en la cámara inferior (2) no puede pasar en su totalidad a la superior (1), puesto que ésta es más reducida, debido a la presencia del vástago (C) del pistón; por ello se dispone la cámara de compensación (3), para que el líquido sobrante de la cámara inferior (2) pueda pasar a ella. Todo lo contrario ocurre cuando la rueda baja: entonces el líquido que pasa de la cámara superior (1) a la inferior (2) no es suficiente para llenarla y por ello le entra líquido de la cámara de compensación (3).

Este tipo de amortiguador se ha visto que es de doble electo; pero cuando la rueda sube, la acción de frenado del amortiguador es pequeña y cuando baja es grande (generalmente, el doble), consiguiéndose con ello que al subir la rueda, sea la ballesta o el muelle los que deformándose absorban la desigualdad del terreno y, cuando se produzca la expansión, sea el amortiguador el que lo frene o disminuya las oscilaciones.

La energía desarrollada por el muelle en la "compresión" y "expansión" es recogida por el amortiguador y empleado en comprimir el aceite en su interior. La energía, transformada en calor, es absorbida por el líquido. Como el amarre de los resortes se realiza entre el elemento suspendido y el eje oscilante de las ruedas, los amortiguadores se montan también sujetos a los mismos elementos, con el fin de que puedan frenar así las reacciones producidas en ellos por los resortes. Esta unión se realiza con interposición de tacos de goma, para obtener un montaje elástico y silencioso de los mismos. La temperatura ambiente y el calor absorbido por el aceite en el funcionamiento de los amortiguadores hidráulicos, influyen sobre la viscosidad del líquido, haciendo que el mismo pase con más o menos dificultad por las válvulas que separan las cámaras, resultando una suspensión más o menos amortiguada. Por esta razón, en invierno, en los primeros momentos de funcionamiento, se observa una suspensión más dura, ya que el aceite, debido al frío, se ha hecho más denso; en verano, o cuando el vehículo circula por un terreno irregular, el aceite se hace más fluido y se nota una suspensión más blanda. Amortiguador hidráulico presurizado Un avance en la evolución de los amortiguadores consiste en presurizar el interior de los amortiguadores, esto trae consigo una serie de ventajas. No presurizados Tienen la pega de que se puede formar en ellos bolsas de aire bajo las siguientes condiciones.

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El amortiguador se almacena o transporta horizontal antes de ser instalado.

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La columna de aceite de la cámara principal cae por gravedad cuando el vehículo permanece quieto durante mucho tiempo.

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El aceite se contrae como consecuencia de su enfriamiento al final de un viaje y se succiona aire hacia la cámara principal.

Como consecuencia de ello, en especial en días fríos, algunos amortiguadores pueden padecer lo que se conoce como "enfermedad matinal". Presurizados Es un tipo de configuración empleada hoy en día en la mayoría de vehículos cuando se busca mejorar las prestaciones de los amortiguadores de doble tubo convencionales. La solución consiste en añadir una cámara de gas de baja presión (4 bares) es una presión suficiente, ya que la fuerza amortiguadora en compresión la sigue proporcionando el aceite en su paso por las válvulas del émbolo. De esta forma la fuerza de extensión realizada por el amortiguador en su posición nominal es baja. Esto permite utilizar esta solución en suspensiones McPherson en las que se requieren diámetros de amortiguador mas elevados. Sus ventajas respecto de los no presurizados son las siguientes:

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Respuesta de la válvula mas sensible para pequeñas amplitudes.

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Mejor confort de marcha

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Mejores propiedades de amortiguación en condiciones extremas (grandes baches).

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Reducción de ruido hidráulico.

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Siguen operativos aunque pierdan el gas

Respecto a los amortiguadores monotubos, los de doble tubo presurizados tienen la ventaja de tener una menor longitud y fricción para las mismas condiciones de operación.

Amortiguadores a gas Estos amortiguadores a gas trabajan bajo el mismo principio básico que los hidráulicos, pero contienen en uno de sus extremos nitrógeno a alta presión (aproximadamente 25 bar). Un pistón flotante separa este gas del aceite impidiendo que se mezclen. Cuando el aceite, al desplazarse el vástago, comprime el gas, esté sufre una variación de volumen que permite dar una respuesta instantánea y un funcionamiento silencioso. Los amortiguadores a gas además de amortiguar también hace en cierto modo de resorte elástico, es por ello que este tipo de amortiguadores vuelven a su posición cuando se deja de actuar sobre ellos.

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Amortiguadores de gas no regulables: suelen ser amortiguadores monotubo o bitubo, muy resistente a golpes, de alta duración y de alta resistencia a la pérdida de eficacia por temperatura de trabajo. Aunque el precio es mayor, se ve compensado por su durabilidad y fiabilidad. Es un tipo de amortiguador de muy alta calidad. Su uso es ciertamente recomendable para los vehículos de altas prestaciones.

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Amortiguadores de gas regulables: Son amortiguadores monotubo, con o sin botella exterior, con posibilidad de variación de tarados. Es un tipo de amortiguador de alta tecnología, con precio alto pero proporcional a su eficacia, por eso es el mas usado en conducción deportiva, en los vehículos de competición y de altas prestaciones.

Modelos de suspensión mecánica Según el tipo de elementos empleados y la forma de montajes de los mismos, existen varios sistemas de suspensión, todos ellos basados en el mismo principio de funcionamiento. Constan de un sistema elástico, amortiguación y barra estabilizadora independientes para cada uno de los ejes del vehículo. Actualmente existen distintas disposiciones de suspensión cuyo uso depende del tipo de comportamiento que se busca en el vehículo: mayores prestaciones, mas 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 mas 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 esta 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.

Clasificación de las suspensiones Se pueden clasificar las suspensiones mecánicas en tres grupos:

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Suspensiones rígidas: en las que la suspensión de una rueda va unida a la otra mediante un eje rígido, se transmiten las vibraciones de una rueda a la otra.

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Suspensiones semirigidas: similares a las suspensiones rígidas pero con menor peso no suspendido.

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Suspensiones independientes: en esta disposición las ruedas tienen una suspensión independiente para cada una de ellas. Por lo tanto no se transmiten las oscilaciones de unas ruedas a otras.

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.

Ademas 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 semirigida Estas suspensiones son muy parecidas a las anteriores su diferencia principal es que las ruedas están unidas entre si 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 semirigida "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, mas en concreto en el modelo 75 (figura inferior). En la actualidad lo montan vehiculos 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: Wolkswagen Golf). La traviesa o tubo que une las dos ruedas tiene forma de "U", por lo que es capaz de deformarse un cierto angulo 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 han convertido a este tipo de suspensiones en una de las más empleadas en vehículos de gama media-baja.

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Suspensión independiente Actualmente la suspensión independiente a las cuatro ruedas se va utilizando cada vez mas debido a que es la más óptima desde el punto de vista de confort y estabilidad al reducir de forma independiente las oscilaciones generadas por el pavimento sin transmitirlas de una rueda a otra del mismo eje. La principal ventaja añadida de la suspensión independiente es que posee menor peso no suspendido que otros tipos de suspensión por lo que las acciones transmitidas al chasis son de menor magnitud. El diseño de este tipo de suspensión deberá garantizar que las variaciones de caída de rueda y ancho de ruedas en las ruedas directrices deberán ser pequeñas para conseguir una dirección segura del vehículo. Por contra para cargas elevadas esta suspensión puede presentar problemas. Actualmente éste tipo de suspensión es el único que se utiliza para las ruedas directrices. El número de modelos de suspensión independiente es muy amplio y además posee numerosas variantes. Los principales tipos de suspensión de tipo independiente son:

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Suspensión de eje oscilante.

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Suspensión de brazos tirados.

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Suspensión McPherson.

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Suspensión de paralelogramo deformable.

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Suspensión multibrazo (multilink)

Suspensión de eje oscilante La peculiaridad de este sistema que se muestra en la figura inferior es que el elemento de rodadura (1) y el semieje (2) son solidarios (salvo el giro de la rueda), de forma que el conjunto oscila alrededor de una articulación (3) próxima al plano medio longitudinal del vehículo. Este tipo de suspensión no se puede usar como eje directriz puesto que en el movimiento oscilatorio de los semiejes se altera notablemente la caída de las ruedas en las curvas. Completan el sistema de suspensión dos conjuntos muelle-amortiguador telescópico (4)

Una variante de este sistema es el realizado mediante un eje oscilante pero de una sola articulación mostrado en la figura inferior. Esta suspensión es utilizada por Mercedes Benz en sus modelos 220 y 300. La ventaja que presenta es que el pivote de giro (1) está a menor altura que en el eje oscilante de dos articulaciones. El mecanismos diferencial (2) oscila con uno de los palieres (3) mientras que el otro (4) se mueve a través de una articulación (6) que permite a su vez un desplazamiento de tipo axial en el árbol de transmisión. El sistema también cuenta con dos conjuntos muelle-amortiguador (7).

Suspensión de brazos tirados o arrastrados Este tipo de suspensión independiente se caracteriza por tener dos elementos soporte o "brazos" en disposición longitudinal que van unidos por un extremo al bastidor y por el otro a la mangueta de la rueda. Si el eje es de tracción, el grupo diferencial va anclado al bastidor. En cualquier caso las ruedas son tiradas o arrastradas por los brazos longitudinales que pivotan en el anclaje de la carrocería. Este sistema de suspensión ha dado un gran número de variantes cuyas diferencias estriban fundamentalmente en cuál es el eje de giro del brazo tirado en el anclaje al bastidor y cuál es el elemento elástico que utiliza. En la figura inferior se muestra como los brazos tirados pueden pivotar de distintas formas: en la figura de la derecha los brazos longitudinales pivotan sobre un eje de giro perpendicular al plano longitudinal del vehículo. Este tipo de suspensión apenas produce variaciones de vía, caída o avance de la rueda. En la figura de la izquierda pivotan los brazos sobre ejes que tienen componentes longitudinales, es decir sobre ejes oblicuos al plano longitudinal del vehículo. A esta última variante también se la conoce como "brazos semi-arrastrados" y tiene la ventaja de que no precisa estabilizadores longitudinales debido a la componente longitudinal que tiene el propio brazo o soporte. Aquí las variaciones de caída y de vía dependen de la posición e inclinación de los brazos longitudinales por lo tanto, permite que se varie durante la marcha la caída y el avance de las ruedas con lo que se mejora la estabilidad del vehículo. En cuanto al tipo de elementos elásticos que se utilizan en estas suspensiones, se encuentran las barras de torsión y los muelles.

Sistemas de suspensión de brazos tirados con barras de torsión. Las barras se montan de manera transversal a la carrocería. Como minimo se utilizan dos, pudiendo llegar incluso a montar cuatro en vehículos cuyo tarado deba ser mayor. Por ejemplo, existen modelos que

montan dos barras de torsión en el puente trasero, mientras que un modelo similar pero con mayor motorización, monta cuatro barras unidas por una gemela.

Suspensión McPherson Esta suspensión fue desarrollada por Earle S. McPherson, ingeniero de Ford del cual recibe su nombre. Este sistema es uno de los más utilizados en el tren delantero aunque se puede montar igualmente en el trasero. Este sistema ha tenido mucho éxito, sobre todo en vehículos más modestos, por su sencillez de fabricación y mantenimiento, el coste de producción y el poco espacio que ocupa. Con esta suspensión es imprescindible que la carrocería sea mas resistente en los puntos donde se fijan los amortiguadores y muelles, con objeto de absorber los esfuerzos transmitidos por la suspensión.

La figura inferior muestra un modelo detallado de una suspensión McPherson con brazo inferior y barra estabilizadora. La mangueta (1) de la rueda va unida al cubo (2) permitiendo el giro de éste mediante un rodamiento (3). A su vez la mangueta va unida al bastidor a través de dos elementos característicos de toda suspensión McPherson:

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El brazo inferior (4) que va unido a la mangueta (1) mediante una unión elástica (A) (rótula) y unido al bastidor mediante un casquillo (B).

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El conjunto muelle helicoidal-amortiguador. El amortiguador (5) va anclado de forma fija a la parte superior de la mangueta (1) y el muelle (6) es concéntrico al amortiguador y está sujeto mediante dos copelas superior (C) e inferior (D). El amortiguador está unido al bastidor por su parte superior mediante un cojinete de agujas (7) y una placa de fijación (8). En las ruedas delanteras se hace necesaria la existencia de este cojinete axial ya que el amortiguador al ser solidario a la mangueta gira con ésta al actuar la dirección.

La suspensión tipo McPherson forma un mecanismo de tipo triángulo articulado formado por el brazo inferior (4), el conjunto muelle-amortiguador y el propio chasis. El lado del triángulo que corresponde al muelle-amortiguador es de compresión libre por lo que sólo tiene un único grado de libertad: la tracción o compresión de los elementos elásticos y amortiguador. Al transmitirse a través del muelle-amortiguador todos los esfuerzos al chasis es necesario un dimensionado más rígido de la carrocería en la zona de apoyo de la placa de fijación (8). Como elementos complementarios a esta suspensión se encuentra la barra estabilizadora (9) unida al brazo inferior (4) mediante una bieleta (10) y al bastidor mediante un casquillo (E), y en este caso un tirante de avance (11). "Falsa" McPherson Actualmente existen múltiples variantes en cuanto a la sustitución del tirante inferior (4) que pueden ser realizada por un triángulo inferior, doble bieleta transversal con tirante longitudinal, etc. A estos últimos sistemas también se les ha denominado "falsa" McPherson, aunque en cualquier caso todos ellos utilizan el amortiguador como elemento de guía y mantienen la estructura de triángulo articulado. La suspensión clásica McPherson dispone de la barra estabilizadora como tirante longitudinal, mientras que las denominadas "falsa" McPherson ya absorben los esfuerzos longitudinales con la propia disposición del anclaje del elemento que sustituye al brazo inferior. En la figura inferior se muestra un esquema McPherson donde se ha sustituido el brazo inferior por un triángulo (1) que va unido a la mangueta (2) mediante una rótula (A) y a la cuna del motor (3) mediante dos casquillos (C) y (D). El resto de los componentes es similar al de una McPherson convencional.

Suspensión de paralelogramo deformable La suspensión de paralelogramo deformable junto con la McPherson es la más utilizada en un gran número de automóviles tanto para el tren delantero como para el trasero. Esta suspensión también se denomina: suspensión por trapecio articulado y suspensión de triángulos superpuestos.

En la figura inferior se muestra una suspensión convencional de paralelogramo deformable. El paralelogramo está formado por un brazo superior (2) y otro inferior (1) que están unidos al chasis a través de unos pivotes, cerrando el paralelogramo a un lado el propio chasis y al otro la propia mangueta (7) de la rueda. La mangueta está articulada con los brazos mediante rótulas esféricas (4) que permiten la orientación de la rueda. Los elementos elásticos y amortiguador coaxiales (5) son de tipo resorte helicoidal e hidráulico telescópico respectivamente y están unidos por su parte inferior al brazo inferior y por su parte superior al bastidor. Completan el sistema unos topes (6) que evitan que el brazo inferior suba lo suficiente como para sobrepasar el limite elástico del muelle y un estabilizador lateral (8) que va anclado al brazo inferior (1).

Con distintas longitudes de los brazos (1) y (2) se pueden conseguir distintas geometrías de suspensión de forma que puede variar la estabilidad y la dirección según sea el diseño de estos tipos de suspensión.

La evolución de estos sistemas de suspensión de paralelogramo deformable ha llegado hasta las actuales suspensiones llamadas multibrazo o multilink.

Suspensiones Multibrazo o Multilink Las suspensiones multibrazo se basan en el mismo concepto básico que sus precursoras las suspensiones de paralelogramo deformable, es decir, el paralelogramo está formado por dos brazos transversales, la mangueta de la rueda y el propio bastidor. La diferencia fundamental que aportan estas nuevas suspensiones es que los elementos guía de la suspensión multibrazo pueden tener anclajes elásticos mediante manguitos de goma. Gracias a esta variante las multibrazo permiten modificar tanto los parámetros fundamentales de la rueda, como la caída o la convergencia, de la forma más apropiada de cara a la estabilidad en las distintas situaciones de uso del automóvil. Esto significa que las dinámicas longitudinal y transversal pueden configurarse de forma precisa y prácticamente independiente entre sí, y que puede alcanzarse un grado máximo de estabilidad direccional y confort A principios de los noventa se comenzó a instalar estos sistemas multibrazo en automóviles de serie ya dando buenos resultados aunque había reticencias para los ejes no motores. En la actualidad las grandes berlinas adoptan este sistema en uno de los trenes o en ambos. Para que una suspensión se considere multibrazo debe estar formada al menos por tres brazos. Las suspensiones multibrazo se pueden clasificar en dos grupos fundamentales:

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Suspensiones multibrazo con elementos de guía transversales u oblicuos con funcionamiento similar al de las suspensiones de paralelogramo deformable.

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Suspensiones multibrazo que además disponen de brazos de guía longitudinal con un funcionamiento que recuerda a los sistemas de suspensión de ruedas tiradas por brazos longitudinales.

En la figura inferior se muestra en la parte izquierda un sistema multibrazo delantero y en la derecha uno trasero del tipo paralelogramo deformable con tres brazos. La suspensión delantera consta de un brazo superior (1) que va unido a una mangueta (2) larga y curvada mediante un buje de articulación (A) y un brazo inferior transversal (3) que va unido a la mangueta por una rótula doble (B) y al bastidor por un casquillo (C) que aísla de las vibraciones. Cierra el paralelogramo deformable el propio bastidor como en cualquier

suspensión de este tipo. Esta suspensión dispone además de un tercer brazo (4) que hace de tirante longitudinal y que está unido al bastidor y mangueta de la misma forma que el brazo inferior transversal (3). La gran altura de la prolongación de la mangueta consigue una disminución de los cambios de convergencia de la rueda y un ángulo de avance negativo.

La suspensión trasera (figura inferior) consta de un brazo superior (1) con forma de triángulo como la delantera, pero dispone de dos brazos transversales, superior (2) e inferior (3) y un tirante longitudinal inferior (4). Las articulaciones son similares al modelo de suspensión delantera. Ambos sistemas poseen como elementos elásticos muelles helicoidales y amortiguadores telescópicos (5) y también barra estabilizadora. Observar que en la disposición delantera el amortiguador va anclado a la barra inferior transversal (3) mediante una horquilla.

Suspensión Hidroneumática Esta suspensión combina un sistema mixto de elementos hidráulicos y neumáticos que garantiza una suspensión suave y elástica, facilitando, además, el reglaje y nivelación de la carrocería de forma automática. Esta suspensión proporciona la confortable sensación de "flotar", una gran estabilidad, que hace que apenas se noten las desigualdades del terreno y también un notable agarre de las ruedas al mismo. Este tipo de suspensión tiene como principio la utilización de unas esferas que tienen en su interior un gas (nitrógeno) que es compresible y que se encuentran situadas en cada una de las ruedas. La función que realiza el gas es la del muelle y esté es comprimido por la acción de un liquido LHM (liquido hidráulico mineral) que recorre un circuito hidráulico que comunica cada una de las cuatro ruedas.

El esquema hidráulico de suspensión esta formado por 6 bloques hidráulicos:

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Uno por cada rueda, formado por un cilindro, un amortiguador y una esfera de suspensión (figura inferior)

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Dos correctores de altura, uno para el eje delantero y otro para el eje trasero.

Esfera de suspensión Las esferas son bloques neumáticos, similares al acumulador principal, que cumplen la misión del muelle. En su interior se encuentra un gas (nitrógeno) a la presión de tarado que constituye el elemento elástico de la suspensión. La presión de tarado y el volumen de la esfera depende de:

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La temperatura máxima de funcionamiento.

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El desplazamiento del pistón en ambos sentidos.

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La masa soportada por cada eje y el confort.

La presión de tarado de las esferas es idéntica en el mismo eje, pero distinta entre la parte delantera y la trasera debido a las diferencias de carga a soportar.

Amortiguador Los amortiguadores de este tipo de suspensión aprovechan el circuito hidráulico para desarrollar su función. Esto se consigue frenando el paso del liquido entre el cilindro y la esfera.

El amortiguador es de doble efecto y va insertado en el interior de la esfera. Esta constituido por una arandela de acero sinterizado en cuya periferia se han efectuado unos orificios. Unas válvulas deformables en forma de laminillas obturan el paso de aceite por los orificios. El numero de laminillas depende de la carga soportada por cada eje. Por ejemplo, el eje delantero puede montar un amortiguador con tres laminas para la compresión y tres para la extensión, y el amortiguador trasero, cinco para la compresión y cinco para la extensión. En los modelos mas recientes se utilizan amortiguadores disimétricos. Estos montan distinto número de láminas para la compresión y para la extensión. Cilindro Es el encargado de transmitir los movimientos de las ruedas a través del brazo de suspensión al liquido hidráulico. El cilindro alberga el pistón, unido al vástago que se desliza por su interior, y el liquido a presión. Por su parte superior va unido a la esfera de la suspensión, a la que transmite la presión hidráulica. En la figura inferior podemos ver el comportamiento del elemento de suspensión cuando pasa la rueda por un realce o un bache en la carretera. En le primer caso el brazo de suspensión (sube) se acerca a la carrocería, el émbolo empuja el líquido hacia la cámara inferior de la esfera y comprime el nitrógeno de la cámara superior que actúa como muelle. Al separarse el brazo de suspensión (baja) de la carrocería por el efecto de un bache, arrastra el émbolo, y el nitrógeno se distiende empujando al liquido hacia el cilindro. Cuando funciona normalmente sin ninguna variación, el liquido que llena la parte superior del cilindro y la cámara inferior del conjunto elástico, se mantiene en equilibrio con la presión del gas.

Constitución y funcionamiento Cada rueda lleva acoplada una unidad de suspensión hidroneumática independiente, como la representada en la figura inferior, unida al brazo de suspensión de cada rueda. Cuando la rueda encuentra un obstáculo, el brazo (9) transmite el movimiento al pistón (5) a través de la bieleta (11) y el empujador (12) que comprime el aceite de la cámara 6, presionando y comprimiendo el gas contenido en la cámara A de la esfera (2) que, en este caso, hace las funciones de muelle o ballesta, recuperándose, al bajar la rueda, por el retroceso del pistón. Entre la parte inferior de la esfera y el cilindro existe una válvula bidireccional (3) que hace las funciones de amortiguador al regular el paso de aceite de un lado a otro.

Corrección automática La corrección automática de esta suspensión, que mantiene la altura de la carrocería portante al aumentar o disminuir la carga del vehículo, se consigue haciendo entrar aceite a presión en el cilindro (1) cuando aumenta la carga o haciéndole salir, cuando ésta disminuye, por medio de una válvula de corredera (válvula niveladora). Posicionado de tres alturas diferentes El sistema permite, además, dar tres niveles de altura al vehículo: una normal para marcha por ciudad, una alta para circular por malos caminos con grandes desniveles y otra baja, que hace descender la carrocería y el centro de gravedad del vehículo para correr a grandes velocidades por autopista.

Circuito hidráulico de alimentación El circuito hidráulico que regula el sistema de suspensión representado en el esquema (fig. inferior) está constituido por una bomba (2) de alta presión, movida por el motor del vehículo, que aspira aceite de un depósito (1) y lo envía a presión al acumulador (3) que lo mantiene a la presión correcta de funcionamiento (unos 5 a 7 kgf/cm2) regulada por una válvula de descarga (10). El aceite a presión, procedente de este elemento, pasa a través de un cerrojo (4) al nivelador (5) que se mantiene cerrado mientras la carrocería ocupe su posición normal de nivelación. La bomba de alta presión, análoga a la utilizada en los circuitos de servodirección, mantiene la suficiente presión en el acumulador para ser utilizada en el circuito. Funcionamiento Cuando la rueda encuentra un obstáculo, al subir ésta por efecto del mismo, desplaza al pistón (5) (fig. superior) comprimiendo el aceite en la cámara (B) y el gas contenido en la cámara (A) haciendo de muelle y amortiguador conjuntamente, absorbiendo así las reacciones de la rueda. La presión progresiva en el gas mantiene, como en el caso de la suspensión neumática, una

deformación variable en el elemento elástico, haciendo que su curva característica de reacción se mantenga dentro de los límites oscilatorios idóneos. A su vez, por control directo sobre la presión en el líquido, hace que la carrocería se mantenga estable y nivelada cualquiera que sea la posición de las ruedas con respecto a ella.

Cuando la carrocería baja por efecto de subir la rueda o por una mayor sobrecarga en el vehículo, efectúa un desplazamiento del brazo de suspensión, que empuja el pistón del nivelador (5) hacia el interior disminuyendo el recorrido de la suspensión pero, a su vez, origina un giro en la barra de acoplamiento de las ruedas a la carrocería, produciendo una torsión en la misma que hace girar la lengüeta de unión (9) al nivelador (5) que actúa sobre las válvulas para dejar pasar el aceite a la unidad oleoneumática. El aumento de presión en el elemento de rueda obliga a desplazar el pistón que, al empujar al brazo de suspensión, hace subir nuevamente la carrocería. Este movimiento ascendente suprime la torsión de la barra de acoplamiento y la lengüeta vuelve a su posición primitiva hasta que la carrocería alcance el nivel establecido; en ese momento se cierran las válvulas del nivelador. Cuando la rueda baje o la carrocería suba por efecto de la disminución de la carga en la misma, se produce un efecto contrario en la torsión de la barra de acoplamiento (7) que mueve la lengüeta (9) y las válvulas del nivelador en sentido contrario, dejando paso a la presión de aceite en los elementos de la rueda hacia el depósito, con lo cual, al disminuir la presión en el interior del cilindro, la carrocería baja, eliminando la torsión y cerrando nuevamente las válvulas del nivelador cuando ha alcanzado la altura establecida. El cerrojo (4) (también conocida como válvula anticaida) tiene la misión de aislar a los elementos de suspensión a motor parado para que no pierdan aceite o presión cuando el vehículo se encuentre estacionado. Este dispositivo se cierra manualmente desde el tablero de mandos por medio de la palanca (8) y se abre automáticamente al pisar el pedal de embrague.

Mando manual de nivel Para establecer los distintos niveles de altura en la carrocería se dispone de una palanca al alcance del conductor que acciona el nivelador en uno u otro sentido, para aumentar o disminuir la presión en los cilindros de suspensión. Este sistema de nivelación manual permite, además, poder cambiar las ruedas sin necesidad

de utilizar el gato hidráulico. Para ello se sube la carrocería al máximo, aumentando la presión en sus elementos de suspensión; en esta posición, se coloca un calzo en el lado de la rueda a cambiar y se quita la presión, con lo cual, la carrocería tenderá a bajar, pero como no puede hacerlo por estar calzada, será la rueda la que suba, quedando libre para ser reemplazada.

Depósito de aceite Este depósito, constituido por un recipiente de chapa con una capacidad aproximada de 3 L. lleva interiormente dos filtros de malla fina, situados, uno de ellos, a la salida de aspiración de la bomba y, el otro, a la entrada del líquido de retorno del circuito, con el fin de mantener constantemente purificado el aceite que circula por los elementos del circuito. La capacidad total del circuito, incluido el depósito, es de unos 6,5 a 7 litros. El líquido, en el interior del depósito, debe mantenerse a un nivel determinado, con capacidad suficiente para mantener la presión en los elementos de suspensión y debe dejar espacio libre para el líquido de retorno; éstos límites están entre 1,5 L como máximo y 1 L como mínimo, indicados en el depósito de forma visible.

Bomba de alta presión Se trata de una bomba mecánica que es arrastrada por el motor mediante una correa. Aspira el líquido hidráulico contenido en el depósito para enviarlo a presión a los elementos. La bomba de alta presión esta formada por 5 o 6 pistones de aspiración central, dispuestos circularmente, accionados por un plato oscilante. Los cilindros están mecanizados directamente en el cuerpo de la bomba

Acumulador de presión El acumulador sirve para alojar en su interior una reserva de liquido hidráulico a presión. Esta reserva de presión sirve para suministrar liquido hidráulico rápidamente cuando exista una demanda por el circuito de suspensión. La existencia del acumulador sirve para mejorar la elasticidad de funcionamiento del circuito, ya que asume los choques hidráulicos de la utilización. Ademas, descarga de trabajo a la bomba, permitiendo márgenes de reposo evitando fases frecuentes de conjunción y de disyunción. Este elemento está constituido en su parte superior, por una esfera (1) de chapa embutida (fig. inferior) con dos cámaras (A) y (B) separadas por una membrana elástica (2). La cámara superior (A) contiene gas nitrógeno a una presión de 60 kgf/cm2 y en la inferior (B), unida por

un racor (3) al cuerpo de regulación, se aloja el aceite de reserva mandado por la bomba de alta presión.

Conjuntor-disyuntor (regulador de presión) Este regulador esta constituida por dos válvulas cuyos muelles van tarados a la presión de trabajo. Esta se debe situar entre los 145 bar, presión mínima necesaria, y los 170 bar, presión máxima que satura el volumen de almacenaje del acumulador. El conjuntor-disyuntor divide su funcionamiento en dos fases:

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Fase de disyunción: en esta fase, la presión es superior a 170 bar. En este momento la presión interna vence la fuerza de los muelles y cierra la alimentación de caudal. El caudal de liquido llega desde la bomba por la acción de la válvula y se deriva al depósito mientras la utilización queda aislada. Mientras se va consumiendo el liquido, el regulador permanece en esta posición hasta que disminuye a la presión mínima de tarado, aproximadamente 145 bar.

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Fase de conjunción: en esta fase, las cámaras A y B alcanzan una presión de 145 ± 5 bar. En este momento, el regulador cambia de posición. Se comunica la alimentación de la bomba con la utilización. La salida hacia el depósito queda cerrada.

Funcionamiento El cuerpo inferior (fig. inferior) contiene el circuito de regulación (conjuntor-disyuntor), cuyo funcionamiento consiste esencialmente en mantener la presión en el acumulador dentro de los límites establecidos. El líquido a alta presión procedente de la bomba entra por un orificio, levantado la válvula (2) pasando el líquido a presión a la parte baja del acumulador, aumentando la presión en el mismo y en "el circuito de utilización". Cuando la presión aumenta por encima del límite establecido, empuja la válvula (3) venciendo el resorte (4), con lo cual el líquido regresa al depósito. La válvula (5) y el resorte (6) mantienen el circuito a la presión establecida, haciendo que el líquido mandado por la bomba pase directamente al depósito cuando en el circuito exista la presión correcta.

Válvula niveladora (corrector de alturas) Esta válvula mantiene constante la altura del vehículo con respecto al suelo independientemente de la carga de que este disponga. El corrector de alturas es una válvula distribuidora de tres vías con las siguientes posiciones:

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Utilización con admisión, comunica los cilindros de suspensión con la fuente de alta presión.

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Utilización con escape, comunica los cilindros de suspensión con el depósito.

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Utilización aislada de admisión y escape, distribuidor en posición neutra.

La válvula niveladora (fig. inferior) está constituido por una válvula de corredera (1) que permite poner en comunicación la instalación del circuito con los elementos de suspensión (acumulador-unidades oleoneumáticas), los elementos de suspensión con la descarga al depósito y mantener la presión en el interior de los elementos de suspensión.

Las cámaras (C) y (D), aisladas con unas membranas elásticas (2), se encuentran llenas de líquido procedente de las fugas existentes entre el eje distribuidor y el cilindro en sus desplazamientos de funcionamiento, intercomunicadas entre sí y con salida de retorno al depósito.

Válvula anticaída Esta constituida por un cilindro en el que se encuentra alojado un pistón con su correspondiente muelle tarado. Su función es evitar que en una parada prolongada de vehiculo, este pierda presión a través de los correctores de altura y el dosificador de frenos. Cuando la válvula esta en reposo, el eje es empujado por su muelle y por la propia presión de suspensión sobre su asiento, cerrando la comunicación entre corrector y cilindro. De este modo se produce en el eje delantero aislamiento entre la suspensión y el corrector de altura delantero, y en el eje trasero, aislamiento entre la suspensión y el corrector de altura y el dosificador de frenos.

Suspensiones regulables o pilotadas La elección de tarado en una suspensión convencional (las estudiadas anteriormente) supone un difícil compromiso entre el confort y la estabilidad del vehículo. Cuanto mas dura sea la suspensión, aumentara la estabilidad del vehículo pero disminuirá el confort. Al contrario con una suspensión blanda aumenta el confort pero disminuye la estabilidad. Por esta razón hay vehículos en los que por sus condiciones de utilización disponen de tarados blandos que absorben al máximo las oscilaciones de la carecería debidas a las irregularidades del terreno y en cambio hay otros que por su conducción más deportiva optan por tarados duros que dotan al vehículo de una mayor estabilidad sobre todo en curvas y altas velocidades. Lo ideal de una suspensión seria que se pueda adaptar a las condiciones del terreno o a las preferencias del conductor. Las suspensiones se pueden clasificar:

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La suspensión pasiva

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La suspensión semiactiva

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La suspensión activa

La suspensión pasiva La suspensión pasiva corresponde a las suspensiones estudiadas en los capítulos anteriores y son las mas utilizadas actualmente en vehículos pequeños y medios. Estas suspensiones no son regulables automáticamente.

La suspensión semiactiva Mediante el empleo de sistemas regulados se permiten variar los mecanismos de suspensión y amortiguación para adaptarlos a necesidades de uso deportivo o confort. Por eso se habla del mecanismo de suspensión regulados, que utilizan al contrario que una suspensión convencional, componentes regulables que pueden estar asistidos por la electrónica: sensores, módulos electrónicos, etc. Estos sistemas se denominan "semiactivos" y no necesitan de canal externo de energía.

Suspensión activa Cuando se busca una mayor exigencia al sistema de suspensión, teniendo en cuenta factores como el estado de la calzada, velocidad, comportamiento en la conducción, etc. se necesita de un sistema de suspensión regulable que actué sobre cada rueda de manera rápida y constante. Para conseguir este objetivo se necesita de un sistema de control mucho mas complejo que los anteriores. La suspensión activa se compone de una serie de sensores y actuadores que necesitan de un canal externo de energía.

El fabricante Citroen siempre ha apostado por las suspensiones del tipo hidroneumático. Dentro de estas suspensiones podemos ver como han ido evolucionando, fabricando sistemas cada vez mas complejos y sofisticados:

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Suspensión hidroneumática (pasiva)

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Suspensión hidractiva (semiactiva)

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Suspensión de control activo del balanceo SC.CAR (activa)

Hay otra manera de clasificar las suspensiones, en este caso se definirían como "suspensiones de amortiguación pilotada ". Actualmente existen una gama de suspensiones pilotadas e inteligentes que ofrecen distintos niveles de rigidez en sus suspensiones, actuando sobre los amortiguadores, en función del tipo de conducción del conductor y del firme del trayecto. Entre los distintos tipos de control de suspensión tenemos:

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Suspensión autoniveladora: mantiene una altura de carrocería constante en cualquier trayecto y de forma independiente a la carga del vehículo. Actúa sobre la suspensión trasera. De este tipo existen suspensiones hidráulicas y neumáticas.

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Suspensión de amortiguación pilotada "manual" en la que unas electroválvulas (válvulas de rigidez) modifican los pasos calibrados internos de los amortiguadores permitiendo hasta tres tipos de tarados distintos, suave, medio y firme. El cambio de un tipo a otro lo realiza el conductor por lo que la rigidez de la suspensión no se adapta de forma continua a las condiciones de marcha.

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Suspensión de amortiguación pilotada "automática", en este caso el control de la suspensión la realiza una centralita electrónica, que a partir de los datos obtenidos de unos sensores, actúa sobre las electroválvulas (válvulas de rigidez) para endurecer o hacer mas suave la suspensión. El conductor tiene la opción de cambiar el modo de suspensión de "AUTO" a "MANUAL".

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Suspensión inteligente: ademas de controlar la dureza de la suspensión de forma automática puede variar la altura de la carrocería en los dos ejes y adaptarlas a las

condiciones de marcha, por ejemplo bajando la carrocería a altas velocidades. A este tipo de suspensiones correspondería por ejemplo la "Hidractiva" de Citroen, y las Suspensiones Neumáticas que son lo ultimo y mas avanzado y solo utilizadas en automoviles de lujo.

Suspensión hidractiva Esta suspensión se caracteriza por la posibilidad de obtener dos suspensiones en una, al permitir la utilización de una suspensión confortable y cambiar a una suspensión mas rígida cuando las condiciones de marcha así lo precisen, y convengan unos reglajes más duros para minimizar los esfuerzos de la carrocería: casos de golpes bruscos del volante, virajes cerrados, frenadas bruscas, etc. Estos dos estados de conducción: "confort" y "sport" son escogidos por un calculador que se encarga de transmitir las ordenes necesarias después de recibir por medio de unos sensores la información del estado de marcha. La rigidez del balanceo es asegurada por dos barras estabilizadoras. Comparando este sistema con la hidroneumática, en el caso de una curva pronunciada, se pasa al estado firme y se bloquea el enlace hidráulico entre las dos esferas de un mismo eje. Esta disposición tiene como efecto frenar el balanceo y aumentar la rigidez del dispositivo estabilizador. En el diagrama de bloques de la figura inferior, se puede ver las diferentes señales de entrada procedentes de los sensores que informan de los estados de conducción.

1. Interruptor de mando: permite al conductor imponer la posición "sport", es decir la posición del estado rígido. Cuando el botón está en esta posición, el calculador deja de activar la electroválvula cuando la velocidad del vehículo supera los 30 km/h.

2. El captador del volante de la dirección: se encarga de generar señales que permitirán definir el ángulo y la velocidad del volante. Cuando el calculador recibe estas señales las compara con los valores de umbral que guarda en memoria y varían con la velocidad del vehículo. Cuando estos valores son superiores, ordena el paso al estado rígido.

3. El captador de distancia: permite al calculador definir la velocidad del vehículo. Está compuesto por una sonda y un interfase que calcula y determina la aceleración del vehículo deduciendo de ésta la velocidad con respecto al tiempo; es decir que mide la variación de la velocidad por segundo.

4. El captador del recorrido del pedal del acelerador: se encarga de dar a conocer la posición del pedal de acelerador. Está constituido por una resistencia variable cuyo cursor es mandado por el pedal. El calculador toma las variaciones bruscas del pedal de aceleración para comandar el paso al estado o posición "rígida".

5. El captador de presión de frenos: informa de una presión de frenada superior al valor de referencia. Consta de un monocontacto cerrado en reposo hasta que llega a una presión de frenado mayor de 35 bares en que queda abierto. En este caso, y a una velocidad superior de 30 km/h, el calculador ordena una posición rígida para que evite las variaciones del asentamiento longitudinal debidas a desplazamientos de masas.

6. Captador del desplazamiento de la carrocería: permite definir la altura de la carrocería y los desplazamientos de la suspensión. Se trata de un captador óptico-electrónico formado por emisores y receptores ópticos entre los que se desplaza una corona fónica unida a la barra estabilizadora. La rotación de ésta es captada por el elemento óptico. El calculador toma en cuenta la amplitud y la velocidad de los desplazamientos de la carrocería para evitar la desestabilización del vehículo cuando, por ejemplo, pasa por un badén.

Alimentación El circuito hidráulico de alimentación se compone fundamentalmente de un depósito de plástico con filtro de aspiración y un grupo de alta presión que integra una bomba de alta presión, el conjuntor-disyuntor y una válvula de seguridad. La bomba de alta presión es una bomba volumétrica de seis pistones radiales que son accionados por una excéntrica. La bomba es arrastrada por una correa poliuve desde el cigüeñal del motor y da presión (170 ± 5 bar) a todos los órganos del vehículo que son asistidos de forma hidráulica: suspensión, frenos y dirección. La válvula de seguridad conserva la presión suficiente en el circuito de frenos. aislandolo en caso de fuga del circuito de la suspensión (80 a 100 bar de presión de apertura). Constitución hidráulica de la suspensión El sistema de suspensión esta compuesto por seis esferas, de las cuales cuatro están asociadas cada una a una rueda mediante un amortiguador, tal como ocurre en una suspensión hidroneumática convencional. Las otras dos esferas son suplementarias, una para cada tren. Estas dos esferas, de unos 400 cc cada una, tienen como misión asegurar una reserva de presión en el circuito hidráulico. Estas esferas de chapa embutida están provistas de dos cámaras independientes separadas por una membrana de elástomero. El sistema incorpora dos reguladores de rigidez, uno por eje y de una electroválvula (1). La electroválvula permite accionar hidráulicamente los reguladores de rigidez en función de la información eléctrica que recibe de la unidad electrónica de control (calculador).

En la figura inferior se muestra un esquema de funcionamiento de la suspensión hidractiva para ambos ejes. Los cinco parámetros, posición del pedal acelerador (1), ángulo de giro del volante de dirección (2), presión de los frenos delanteros (3), velocidad del vehículo (4) y oscilaciones de la suspensión delantera (5), informan a la unidad electrónico de control (6) en todo momento la forma que ella según sus leyes o patrones programados determina si el estado de la suspensión debe tener mayor o menor dureza. A partir de determinado ángulos de giro, alta velocidad, fuertes frenadas o aceleraciones e inclinación de la carrocería (por ejemplo en curvas), la unidad de control decide pasar de un tarado blando y confortable a uno mas firme y seguro. En cada tren, la esfera adicional (9) está conectada con los amortiguadores de cada rueda (8), a través de cada esfera de rueda (7). Esta conexión se realiza a través de un regulador de

dureza o rigidez (10) que incluye un distribuidor de presión que recibe el liquido de una electroválvula (11).

La electroválvula En cada eje hay una electroválvula, acoplada al regulador de rigidez, a la que la llega una información eléctrica enviada por el calculador que la transmite al regulador de rigidez el cual indica el paso de un estado a otro de la suspensión. La electroválvula tiene dos posiciones:

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Posición de reposo y retorno al depósito: el bobinado no recibe alimentación eléctrica. La aguja se mantiene sobre su asiento por acción del muelle y la utilización está comunicada con el depósito. Corresponde a la posición firme de la suspensión.

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Posición activada y alimentación de alta presión: el bobinado recibe alimentación eléctrica y la aguja cierra el retorno al depósito, comunicando la alta presión con la utilización. Corresponde al reglaje elástico de la suspensión.

Funcionamiento En la figura superior podemos ver los dos estados de funcionamiento de la suspensión Hidractiva, mullido o blando y rígido.

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En estado "mullido": en el tren delantero podemos ver el funcionamiento de la suspensión en este estado. Cuando la unidad de control (6) recibe las señales de los cinco sensores, determina que es apropiada una suspensión de tarado blando, entonces manda una señal eléctrica a la electroválvula (11), de forma que la alta presión (AP) del circuito hidráulico llega al regulador de dureza (10) y empuja el distribuidor interno de presión de este regulador. De esta forma se ponen en contacto las dos esferas (una de cada rueda) con la esfera adicional a través de unos amortiguadores adicionales (12). El resultado es que el liquido sale del conjunto esferaamortiguador de cada rueda para expandirse en la esfera adicional a costa de perder presión y por lo tanto de obtener una menor dureza en el tarado de los amortiguadores.

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En estado "rígido": en el tren trasero podemos ver el funcionamiento de la suspensión en este estado. Cuando la unidad de control (6) determina, a partir de los parámetros obtenidas de las condiciones de marcha, que la suspensión debe tener un tarado duro. Para ello corta la alimentación a la electroválvula (11) y como consecuencia produce un desplazamiento de los distribuidores de presión de los reguladores de dureza (10) de forma que cada una de las esferas de rueda (7) queda aislada de la esfera adicional (9). Además, se interrumpe la conexión hidráulica entre las esferas de rueda de cada eje de forma que cada esfera queda totalmente incomunicada pudiendo desplazarse el liquido tan solo entre la esfera (7) y el amortiguador (8). Con ello se consigue un endurecimiento de la suspensión.

En el tablero de mandos del vehículo se dispone de un interruptor que permite seleccionar entre dos tipos de marcha "Confort" y "Sport". La regulación de la dureza de la suspensión es automática en cada una de las modalidades pudiendo pasar a la posición "Confort" a la "Sport" en centésimas de segundo en caso de necesidad.

En la figura inferior se muestra el tren delantero de una suspensión Hidractiva. Se trata de una suspensión independiente de tipo "falso" McPherson con brazo inferior triangular, elementos hidroneumáticos de flexibilidad y amortiguación, y barra estabilizadora. Los principales componentes de ésta suspensión son: el brazo oscilante (1) va unido a la cuna de la suspensión (2) a través del silentbloc trasero de brazo (3), y por otro lado el brazo oscilante va unido mediante otro silentbloc a la mangueta (4) de la rueda. Unida a la mangueta se puede apreciar el cubo de rueda (5) y en el extremo superior el amortiguador (6) conectado en la parte superior con la esfera de rueda (7) y fijado al chasis en (8). La barra estabilizadora (9) esta conectada con la cuna mediante silentblocs y esta conectada a su vez con la mangueta mediante la bieleta de accionamiento (10) de la barra estabilizadora. En el centro del sistema se aprecia la esfera adicional (11) y junto a la barra estabilizadora se encuentra el corrector de altura (12).

En la figura inferior se muestra un tren trasero típico de una suspensión hidroneumática. En esta caso la suspensión es del tipo independiente de ruedas tiradas por brazos longitudinales, elementos hidroneumáticos de flexibilidad variable, y barra estabilizadora. Los principales componentes son: los brazos oscilante (1) están articulados a la cuna (2) por unos rodamientos de rodillos cónicos. La cuna está aislada de la carrocería mediante unos silentblocs especiales o topes elásticos (3) que permiten un ligero giro del eje de las ruedas según sea la aceleración transversal. El brazo longitudinal esta unido al cubo (4) mediante una mangueta, y unido a un amortiguador (5) en cuyo extremo tiene conectada una esfera (6). Junto a la esfera de la rueda derecha se ve la esfera adicional (7) con un regulador de dureza (8) y el corrector de altura (9). La barra estabilizadora en la figura no se aprecia por estar situada debajo de la cuna.

La suspensión Hidractiva de Citroen ha evolucinado existiendo varias versiones:

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La I es la montada en los modelos XM

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La II es la montada en los modelos Xantia (VSX, Turbos y Exclusive solamente, el resto suspensión normal)

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La III es la montada en los modelos C5s y C6s.

Todas son básicamente lo mismo: en lugar de dos esferas por eje (una en cada punta) el sistema hidractivo tiene 3 esferas con la tercera esfera puesta centralmente y conectada a una válvula electrohidraulica que la conecta y desconecta de acuerdo a lo que una ECU (unidad electrónica de control) le dice. La diferencia entre la versión I y II es la ECU, que en la I solo tiene duro y blando y en la II cambia entre los dos mas veces y mas rápido, y un par de cambios menores (como 2 electrovalvulas en lugar de 1) La versión III es completamente distinta y trae correctores y bomba eléctrica.

Sistemas antibalanceo La inclinación de los automóviles a la hora de trazar las curvas plantea algunos inconvenientes que afectan a la estabilidad del vehículo. La propia inclinación del vehículo varía la la caída de las ruedas por lo que los neumáticos no apoyan toda la banda de rodadura sobre el filme, de forma que trabajan en malas condiciones manteniendo el contacto con el pavimento con parte del hombro del neumático. Además las suspensiones no trabajan bien, pues las que se sitúan en el interior de las curvas están extendidas y las del exterior están completamente comprimidas. Por otro lado añadir rígidas barras estabilizadoras solucionan en parte estos problemas, pero a costa del confort y de comportamientos bruscos en situaciones limite. La solución a estos problemas la tienen los denominados sistemas de antibalanceo activo que corrigen la inclinación de la carrocería compensando los efectos del balanceo en el automóvil por acción de la fuerza centrífuga en el trazado de curvas.

Dispositivos de limitación del balanceo Se utilizan barras estabilizadoras que se colocan tanto en el eje delantero como en el trasero, enlazando los sistemas de suspensión del mismo eje, limitando la diferencia angular entre los brazos derecho e izquierdo oponiéndose a la inclinación del vehículo. A mayor rigidez mayor eficacia antibalanceo y menor flexibilidad y confort.

Sistema Citroën control activo de balanceo (SC/CAR) Este sistema, aunque independiente, se añade a los efectos producidos por la suspensión Hidractiva. Mantiene la carrocería horizontal, al igual que las ruedas, ganando adherencia y comodidad. Las leyes de cambio de estado de la suspensión hidractiva han sido adaptadas, con pasos más frecuentes al estado sport, para limitar los movimientos y las amplitudes de cabeceo en una carrocería sobre la que se ha suprimido los movimientos de balanceo.

Estructura En la figura inferior se muestra un esquema de un sistema de antibalanceo activo. Este sistema cuenta con una barra estabilizadora delantera (1) y otra trasera (2). Cada una de ellas va anclada por un lado a la cuna de la suspensión y por otro lado va unida a un cilindro SCC/CAR (11). La unidad de control electrónico (4) recibe información, mediante sensores, del ángulo de giro y velocidad de giro del volante (5) y de la velocidad del vehículo (6). Con estos datos y con la información del corrector anti-balanceo (7), la unidad electrónica de control ordena la extensión o compresión de los cilindros hidráulicos SCC/CAR incrementando el efecto estabilizador en uno u otro sentido. De esta forma la carrocería se mantiene plana o incluso puede llegar a inclinarse hacia el interior de la curva. Para dar o liberar presión a los cilindros hidráulicos el sistema dispone, ademas del grupo de presión (bomba, acumulador, deposito) (8), de una esfera SCC/CAR (9) o en algunos casos de una esfera por cada cilindro hidráulico. La corrección activa del balanceo se obtiene con el accionamiento del corrector anti-balanceo (7) que envia o retira liquido de los cilindros del

sistema. En el caso de la retirada del líquido del circuito, éste es amortiguado mediante la esfera (9) eliminando así el efecto estabilizador.

Utiliza dos subsistemas independientes para combatir el balanceo:

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Conmutación anticipada entre dos estados de rigidez de la barra estabilizadora.

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Corrección del ángulo de inclinación.

Funcionamiento En trayectoria recta, el cilindro hidráulico está comunicado con la esfera, así no actúa la barra estabilizadora directamente. Al iniciar una curva se interrumpe esa comunicación y la barra estabilizadora actúa de manera rígida. Cuando la carrocería se inclina más de 0,3°, el cilindro recibe o expulsa aceite a presión estirándose o encogiéndose, aplicando una fuerza en sentido inverso a la inclinación de la carrocería. - Disposición de los elementos: El sistema SC/CAR es un complemento a la suspensión hidractiva, recurre a la gestión electrónica y a la fuerza de la hidráulica para mantener el vehículo en horizontal. Está formado por una parte electrónica, una hidráulica y otra mecánica.

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La parte eléctrica (figura inferior) está formada por captadores, un calculador con un programa preestablecido y una electroválvula del regulador SC/CAR sobre la que actúa.

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La parte hidráulica está formada por el aceite a presión de la dirección frenos y suspensión. Se constituye (figura inferior) de un cilindro hidráulico delantero izquierdo (5) que une el brazo de suspensión delantero izquierdo y la barra estabilizadora; un cilindro hidráulico trasero derecho (6) que une ese brazo y la barra estabilizadora; una esfera (9) que da elasticidad situada en la parte trasera central formando conjunto con la electroválvula (7) y el regulador (10); Un corrector (4) comandado por bieletas, que provoca el accionamiento de los cilindros para mantener la carrocería en horizontal. Está fijado sobre el puente delantero; y un acumulador de líquido (2) para el propio sistema.

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La parte mecánica del sistema está compuesta de una barra estabilizadora delantera, otra trasera y un conjunto de bieletas y resortes que aseguran la unión entre los dos brazos de suspensión delanteros y corrector SC/CAR.

Mando mecánico del balanceo Da la orden necesaria para mantener la carrocería horizontal durante una curva. Los movimientos oscilantes de los brazos se transforman en movimientos rectilíneos mediante las bieletas y una diferencia de 0,3° de los ángulos de los brazos delanteros provoca el movimiento del eje corrector SC/CAR. Corrector del balanceo Es el encargado de añadir o retirar el aceite de los cilindros con el fin de equilibrar la carrocería. Sólo debe actuar en solicitaciones importantes para privilegiar el confort. Es un distribuidor de dos vías que según la posición de su eje pone en comunicación la admisión con la utilización de los cilindros, la utilización de los cilindros con el retorno al depósito o aísla la utilización de los cilindros. Tren delantero El cilindro SC/CAR permite inclinar la carrocería con relación al suelo para obtener el comportamiento natural deseado. Éste cilindro une la barra estabilizadora al elemento de suspensión delantero izquierdo asegurada esta unión en el lado derecho mediante una bieleta

de longitud fija y en el izquierdo por un elemento de longitud variable. Hidráulicamente el cilindro puede presentar tres estados diferentes:

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Unido a la esfera de regulador SC/CAR = mayor elasticidad en línea recta.

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Completamente aislado = asegura la rigidez al inicio de la curva.

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En unión con la fuente de presión = mantiene la carrocería horizontal en giros pronunciados.

Tren trasero El cilindro SC/CAR permite inclinar la carrocería con relación al suelo para obtener el comportamiento natural deseado. La barra estabilizadora está fijada sobre el eje trasero. Éste cilindro une la barra estabilizadora con el brazo de suspensión trasero derecho asegurada esta unión en el lado izquierdo mediante una bieleta de longitud fija y en el derecho por un elemento de longitud variable. Hidráulicamente el cilindro puede presentar tres estados diferentes:



Unido a la esfera de regulador SC/CAR = mayor elasticidad en línea recta.



Completamente aislado = asegura la rigidez al inicio de la curva.



En unión con la fuente de presión = mantiene la carrocería horizontal en giros pronunciados.

Control de balanceo ARS (Active Roll Stabilization) En este sistema se sustituye la barra estabilizadora convencional por una barra activa que está formada por dos semibarras conectadas entre sí mediante un motor hidráulico. El efecto de esta barra es el de una barra estabilizadora que se puede ir endureciendo de forma progresiva, es decir si el motor hidráulico permanece en reposo, las dos semibarras se mueven de forma independiente, no afectando al confort. Cuando el coche entra en una curva, el motor colocado entre las dos semibarras de un mismo eje, actúa ejerciendo la fuerza necesaria para unirlas formando una barra estabilizadora rígida En el caso de un obstáculo o bache en la calzada, cuando el vehículo no circula en curva, las dos semibarras se mueven de forma independiente.

En la figura inferior se puede ver el esquema de un sistema de control de balanceo ASR, donde tenemos la unidad de control (4) que recibe información de los sensores de la velocidad del vehículo (7), sensor de la posición del acelerador (6) y del ángulo de giro del volante (8). A partir de todos estos parámetros la centralita controla la caja de válvulas (1) que recibe la presión hidráulica de la bomba (9) y la suministra al motor hidráulico (3) que hay entre los dos semibarras estabilizadoras (2) a través de un depósito de expansión (5). En función del paso de estas electroválvulas el motor hidráulico ejercerá mas o menos fuerza entre las semibarras y por tanto les dará mayor o menor rigidez.

Con el vehículo en marcha los sensores mandan la información a las electroválvulas tras detectar la inclinación. Acciona la bomba y permite el paso de líquido a través de éstas hacia los motores hidráulicos con lo que la fuerza entre las barras estabilizadoras va aumentando y la rigidez de la barra estabilizadora también y por lo tanto la suspensión también. El control de las barras estabilizadoras (delantera y trasera) se hace por separado. La unidad de control para el ARS esta conectada al CAN tracción del vehículo. Detecta cuando las semibarras están acopladas/desacopladas y cuando se pulsa el pulsador para la activación del ARS. La barra estabilizadora descapotable posee un actuador hidráulico centrado en la barra en cuyo interior incorpora un acoplamiento de garras, que posibilita el acoplamiento/desacoplamiento de los brazos de la barra estabilizadora.

Suspensión convencional autonivelante pilotada Esta suspensión esta constituida por una suspensión mecánica por muelles, cuya regulación del nivel trasero de la carrocería se realiza hidráulicamente de forma mecánica. Se diferencia de la "suspensión convencional pilotada electrónicamente" por el sistema autonivelante trasero.

Este sistema mantiene una geometría de suspensión constante en cualquier trayecto y de forma independiente a la carga del vehículo. Según la carga, se regula la altura y, según los sensores de frenado, aceleración, ángulo y velocidad de giro de la dirección y velocidad del vehículo, el calculador electrónico varía el tarado de los amortiguadores.

Circuito hidráulico No admite ningún tipo de elección sobre el circuito hidráulico por parte del conductor y solo reacciona mediante las variaciones de carga manteniendo la altura constante del vehículo. Está compuesto por una bomba de aceite y su depósito de alimentación. La bomba envía el aceite necesario para la regulación de altura y los ruidos los absorbe un resonador.

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Bomba de aceite: es de tipo volumétrico, formada por dos pistones contrapuestos y unida generalmente a la bomba de la servodirección y accionada mediante una correa por el motor. Es capaz de suministrar una presión máxima de 200 bar, con un caudal de 1,2 -1,7 dm3/min.

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Resonador: situado a la salida de la bomba, está formado por una cavidad que atenúa los ruidos de la bomba. Las pulsaciones de la bomba influyen a las canalizaciones y son absorbidas por una tubería dilatable.

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Acumuladores hidráulicos: equilibran los volúmenes de aceite durante la distensión y compresión de los amortiguadores. El espacio reservado al aceite está conectado al amortiguador por un racor y, por otro, al regulador de altura. En la compresión, el aceite pasa a los acumuladores comprimiendo el nitrógeno y, en la distensión es empujado a los amortiguadores.

Componentes de la suspensión Regulador de altura Es el encargado de corregir las variaciones de altura de la carrocería cuando esta se somete a carga. Mantiene la carrocería del vehículo a una altura determinada mediante un varillaje. El regulador, va fijado a la traviesa trasera de la suspensión por un mecanismo que recibe las variaciones de nivel respecto al establecido previamente por con el vehículo en posición horizontal. La rotación del árbol del regulador es mandada por las levas internas del conjunto y solidarias con el árbol mismo. Estas levas abren y cierran el acoplamiento hidráulico con los amortiguadores y los acumuladores. Con la rotación de la palanca se determinan tres condiciones de funcionamiento de la instalación: posición neutra, elevación y descenso. El regulador de altura es accionado por la posición que toman las barras transversales en función de la carga:

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Cuando se aumenta la carga del vehículo, esta baja su altura. El regulador de altura comunica la vía de presión (P) con la vía de alimentación, con lo que se consigue que el vehículo gane altura.

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Cuando el vehículo se descarga, tiende a subir. en este momento, el regulador comunica la vía de alimentación de los amortiguadores con el retorno al depósito, con lo que se consigue la descarga del liquido hidráulico y por lo tanto el descenso del vehículo.

Corrector de frenos El corrector va fijado al bastidor del vehículo y es pilotado por la presión del aceite proporcional a la carga existente en el eje trasero. El funcionamiento es independiente de la altura de la carrocería, por lo que la presión de frenado dependerá de la carga del vehículo, a mas carga mas presión de frenado. Amortiguadores Los amortiguadores montados en este tipo de suspensión forman una columna con el muelle de suspensión. En la suspensión delantera se utilizan unos amortiguadores convencionales que incorporan una válvula de rigidez que sirven para variar la sección de los pasos calibrados por donde pasa el aceite de una cámara a otra. En los amortiguadores traseros se incorpora también una válvula de rigidez como en los delanteros y ademas se incorpora un racor de entrada de aceite externa que sirva para variar la altura del eje trasero, para el control del paso de aceite externo se utiliza una válvula de modulación. Amortiguador delantero En la suspensión delantera se utilizan amortiguadores convencionales con válvula de rigidez. Válvula de rigidez Consiste en una electroválvula que permite el paso del aceite entre las distintas cámaras del amortiguador. Permite que el amortiguador trabaje en dos estados, rígido (hard) y suave (soft). La válvula de rigidez es gestionada por la centralita, que interviene cambiando la curva de respuesta de la graduación del amortiguador, conmutando de la posición suave a la rígida y viceversa. La gestión se realiza en función de las distintas situaciones de conducción y por las señales de los sensores de aceleración vertical, de la velocidad del vehículo, de la velocidad de rotación del volante y del sensor de frenado.

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Suspensión rígida: cuando la electroválvula no está alimentada, esta no deja el paso de aceite entre las distintas cámaras, por la que se consigue una acción amortiguadora superior a la de un amortiguador normal.

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Suspensión suave: cuando la bobina de la electroválvula es alimentada esta deja el paso de aceite entre las distintas cámaras del amortiguador. En esta condición, al aumentar el volumen de trabajo gracias a la unión de las distintas cámaras, se consigue una acción amortiguadora mas suave.

Amortiguador trasero Es un amortiguador convencional formado por un cilindro unido al eje de las ruedas y un émbolo unido al bastidor. Como elemento elástico utiliza un muelle y como fluido el aceite que regula la altura y ajusta la amortiguación en función de la carga. Válvula de modulación Está formada por una válvula de pistón y un muelle tarado que modifica la sección de un orificio. Está situada entre el amortiguador y el acumulador. La válvula de modulación regula la amortiguación del amortiguador en función de la presión del fluido de la instalación autoniveladora, es decir teniendo en cuenta la presión regulada desde el regulador de altura y en función de la carga. La presión hidráulica actúa sobre el émbolo y determina su posición a lo largo del conducto de trabajo. Con presiones de 25 bares, el émbolo de la válvula de modulación permite la máxima sección al paso del fluido. Con presiones de 60 bares el émbolo cierra el conducto y el fluido tiene mayor resistencia al paso por la válvula. En este momento se origina un efecto de amortiguación superior. Normalmente el embolo se encuentra en posiciones intermedias con presiones entre los 25 y 60 bares, lo que determina las diferentes situaciones de tarado de las suspensiones.

Funcionamiento de la suspensión El funcionamiento de la suspensión mecánica con regulación de nivel y amortiguación controlada es exclusivamente hidráulico y no permite la intervención del conductor. Se regula automáticamente según las condiciones de carga y por lo tanto de equilibrio del coche. Debido a que es el eje trasero el que padece las mayores variaciones de altura, pasando de la condición de vehículo vacío a la plena carga, la instalación actúa solamente sobre los amortiguadores traseros, variando debidamente su longitud para mantener constante el equilibrio del coche en cualquier condición de carga hasta los valores admitidos.

Gestión electrónica de la suspensión La suspensión está gobernada por una centralita electrónica o unidad de control que gestiona los amortiguadores en tiempo real sobre las cuatro ruedas. La suspensión puede funcionar teniendo en cuenta dos lógicas de funcionamiento, auto y sport, operando sobre los amortiguadores que pueden trabajar con tarados blandos o rígidos. En las modalidad auto, el sistema regula automáticamente los amortiguadores

transformandolos de suaves a rígidos y viceversa, en función de las informaciones suministradas por los sensores que estudian las condiciones de marcha. En la modalidad sport, el tarado de los amortiguadores es siempre para una conducción deportiva sin compromisos con una suspensión confortable. La centralita controla la dureza de los amortiguadores teniendo en cuenta la información que recibe los sensores, con velocidades inferiores a 5 km/h no excita las electroválvulas que gobiernan los amortiguadores por lo que la suspensión se pone en modalidad HARD (dura), para velocidades entre 5 y 20 km/h, se excitan las electrovalvulas y la suspensión se pone en modalidad SOFT (suave). Con velocidades superiores a 180 km/h se activa la modalidad HARD. Si el conductor elige la modalidad SPORT desde el cuadro de instrumentos, la centralita no alimenta las electrovalvulas por lo que la suspensión se mantendrá en la modalidad HARD. La centralita recibe información de diferentes sensores, estos son:

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Sensor de aceleración: sirve para detectar las aceleraciones verticales de la carrocería.

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Sensor tacométrico: mide el numero de revoluciones a la salida de la caja de cambios.

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Sensor de frenado: esta colocado en la bomba de frenos y se trata de un contacto normalmente abierto, que se cierra cuando la presión de frenado alcanza un valor de 10 bar.

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Sensor de velocidad y ángulo de rotación del volante: su función es detectar la posición angular del volante, así como la velocidad con la cual se alcanza esta posición.

Suspensión de amortiguación pilotada En la decada de los años 80 llegaron al mercado los primeros sistemas de regulación electrónica de los amortiguadores. Entonces se trataba de variaciones manuales por medio de electromotores. Estos sistemas fueron sustituidos por rápidos sistemas electromagnéticos con diferentes niveles de amortiguación. Simples reguladores de valores límite, también llamados reguladores adaptativos, se encargaban de seleccionar según la situación de marcha, entre 2 y 3 características diferentes de amortiguación (suave, media y firme). El cambio de un modo a otro lo realiza el conductor por lo que la rigidez de la suspensión no es continuamente variable. Los desarrollos posteriores condujeron a los actuales sistemas de regulación electrónica de tercera generación que incorporan válvulas de Control Continuo de la Amortiguación

(Continuous Damping Control - CDC). Estos sistemas se pueden adaptar de forma óptima a los criterios principales de la regulación de la amortiguación del vehículo, es decir una buena amortiguación del chasis, una reducida variación de la carga sobre la rueda y un buen aislamiento con respecto al chasis en caso de ligeros baches.

Suspensión de amortiguación pilotada "inteligente" Esta suspensión cuya característica principal es que varia la dureza de los amortiguadores por medio de unas válvulas de rigidez (electroválvulas) que son controladas a su vez por una centralita electrónica. En la figura inferior se muestra un esquema de este tipo de suspensión, donde tenemos los amortiguadores (1), tanto delanteros como traseros, que están controlados por una unidad electrónica de control (2) que se alimenta de la información registrada a partir de una serie de sensores. Estos sensores miden parámetros como la posición y velocidad de giro del volante (3), la posición del pedal del freno (4), la aceleración vertical, longitudinal y transversal (5) mediante acelerómetros y la velocidad del vehículo (6).

El paso de un modelo de suspensión blando a duro o viceversa depende de ciertos factores. La unidad de control puede ordenar el paso de una suspensión blanda y confortable a una suspensión mas dura en situaciones donde prima la estabilidad del vehículo. Estas situaciones son:

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Un giro brusco o a alta velocidad el sensor del volante (3) capta un movimiento rápido de este o el acelerometro transversal (5) registra una fuerte aceleración centrífuga debida a la alta velocidad de paso de curva.

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Aceleraciones fuertes registradas por el acelerometro longitudinal (5).

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Frenadas fuertes detectadas por el sensor de pedal de freno (4) unido a la del acelerómetro longitudinal (5).

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Fuertes oscilaciones verticales debidas al estado irregular del pavimento registradas por el acelerómetro longitudinal (5).

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Altas velocidades detectadas por el captador de velocidad (6).

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Variaciones importantes de tracción entre las ruedas registrada por la unidad de control de tracción que informa a la unidad de control de suspensión.

La unidad de control cambia a un tarado blando de la suspensión cuando las situaciones anteriores dejan de suceder. Es decir cuando los sensores captan los parametros de velocidad y aceleración dentro de unos valores que ya lleva establecidos la unidad de control. La elección entre una suspensión de tipo confortable (suspensión blanda) y deportiva (suspensión dura) se puede hacer de forma manual por medio de un mando en el salpicadero. De forma manual y mediante un conmutador (8) el conductor puede cambiar entre los dos tipos de suspensión. Completa el sistema una luz testigo (9) en el salpicadero del vehículo que informa de la elección de suspensión dura o blanda. El funcionamiento del paso de un tipo de suspensión a otro se realiza mediante unos amortiguadores especiales que tiene unas electroválvulas que controlan el paso del aceite por los orificios calibrados del interior del amortiguador. Estos amortiguadores denominados pilotados o regulables. Amortiguadores pilotados El amortiguador esta compuesto básicamente por dos cámaras A y B que están conectadas por unos pequeños orificios X e Y que permiten el paso del aceite del amortiguador cuando el embolo (1) avanza longitudinalmente en fase de compresión o de expansión. Además existe una tercera cámara C que está conectada con la B mediante otros dos pequeños orificios U y V que tiene un paso muy restringido de aceite. Además de estas cámaras existen dos electroválvulas Ev1 y Ev2 que conectan la cámara A del amortiguador con la cámara C de compensación. La diferencia entre ambas electroválvulas está en la cantidad de flujo de aceite que permiten pasar en su apertura, siendo la de mayor paso la Ev2. Estas electroválvulas están pilotadas por el calculador electrónico (2) que ordena su apertura o cierre en función de los valores de los parámetros que recibe de los sensores del sistema determinado uno u otro tipo de suspensión.

La comunicación entre las cámaras a través de las dos electroválvulas permiten tres posibilidades de tarado de suspensión diferentes:

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Confortable: en este tipo de suspensión la electroválvula Ev2 de mayor paso de aceite esta abierta de forma que por ejemplo en estado de compresión del amortiguador, el aceite pasa de la cámara A a la B por los paso X e Y, y de la cámara A a la cámara de compensación C por la electroválvula Ev2 en posición abierta M. Además también existe un flujo muy pequeño de aceite entre las cámaras B y C a través de los pasos U y V. Mientras la electroválvula V1 se mantiene cerrada en su posición J. De esta forma se consigue la mayor flexibilidad en la suspensión consiguiendo la mayor confortabilidad en el vehículo.

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Suspensión normal: en esta caso la suspensión es algo mas dura que la anterior por lo que el paso del aceite a la cámara C de compensación debe ser mas dificultoso. En efecto, en la posición de suspensión normal la electroválvula de menor paso de aceite Ev1 está abierta en su posición K mientras que la electroválvula Ev2 está cerrada en su posición N. De esta forma se consigue una suspensión de tarado medio que es menos confortable que la anterior pero proporciona mayor estabilidad al vehículo.

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Deportiva: ésta es la suspensión mas dura que permiten los amortiguadores. Para conseguir este tarado tan rígido se recurre a cortar la comunicación entre las cámaras A y B con la cámara C de compensación. De esta forma en el recorrido del embolo en la compresión el paso de aceite solo se realiza entre las cámaras A y B y de forma muy restringida entre la cámara B y C a través de los orificios U y V. Con ello se consigue que haya una menor resistencia al desplazamiento del aceite a paso del recorrido longitudinal del émbolo. Con este tipo de suspensión se consigue un tarado duro ideal para rápidas maniobras que necesitan de una gran estabilidad, todo ello a costa de una disminución de confort.

En la figura inferior se muestra una amortiguador pilotado, en el se ven las electroválvulas (confort, sport). Además este amortiguador cuenta con un cojín neumático para modificar la altura de la carrocería, que no seria el caso de la suspensión estudiada en este capitulo.

Amortiguación de regulación continua CDC (Continuous Damping Control) Los elementos principales que intervienen en el Control Continuo de la Amortiguación (Continuous Damping Control - CDC) son: Una Unidad de Control Electrónico (ECU), los brazos telescópicos delanteros y los amortiguadores traseros, en cuyo exterior se encuentra montada la válvula proporcional que regula la suspensión y unos sensores, tanto en las ruedas, que informan de la aceleración vertical de las ruedas, como en la carrocería, que transmiten

información sobre los movimientos de la carrocería del vehículo. Este sistema de suspensión es utilizado por el fabricante Opel en sus modelos Astra.

La unidad de control calcula cada 2 milisegundos la corriente eléctrica que debe suministrar a los brazos telescópicos y a los amortiguadores de acuerdo a la necesidad de esfuerzo de amortiguación y lo transmite a las válvulas proporcionales. Para el cálculo de los valores de corriente la unidad de control lee los valores medidos por 3 sensores de aceleración colocados en el interior del vehículo, así como datos procedentes del CAN (Controller Area Network – Red de Buses de Datos de Control) del vehículo. A través de campos de características memorizados en la unidad de control, el procesador calcula el amperaje necesario. Este puede variar desde los 0 Amperios para la posición más dura de la suspensión y los 1,6 Amperios para el reglaje más blando. La unidad de control se encarga también de la diagnosis del sistema. Esta reconoce todo tipo de campos eléctricos, los memoriza en la memoria de fallos y activa, según las necesidades, determinados programas de emergencia debidamente escalonados. El sistema de amortiguación adaptativa CDC en el Opel Astra se compone de cuatro amortiguadores hidráulicos controlados por válvulas solenoide, cuyas características pueden variar continua y adecuadamente a las condiciones de la carretera, los movimientos del vehículo y el estilo de conducción. Junto con un sensor de aceleración lateral y otros datos procedentes del CAN (por ejemplo, la velocidad del vehículo y la posición del pedal del acelerador) tres sensores de aceleración de la carrocería y dos de las ruedas ofrecen a la unidad de control toda la información que necesita para lograr la mejor amortiguación. Utilizando un algoritmo de tiempo real, la unidad de control calcula la fuerza necesaria de amortiguación que se requiere en cada una de las ruedas y envía la señal eléctrica correspondiente a las cuatro válvulas solenoide proporcionales en la columna telescópica y en el amortiguador, la cual controla el flujo de aceite y, en consecuencia, las características de cada amortiguador. El algoritmo de control calcula la velocidad y dirección de los movimientos de la carrocería y de las ruedas continuamente. Los cuatro amortiguadores son actuados independientemente de forma que se minimicen los movimientos de la carrocería. Este núcleo de control principal está acompañado de numerosos mecanismos adaptativos, los cuales detectan y graban los requerimientos de las maniobras de conducción y del estado de la carretera. Por ejemplo, el agarre de las ruedas se mejora por la reducción de las variaciones de carga en las ruedas al frenar o al circular sobre asfalto bacheado. Los bandazos al acelerar o frenar quedan casi completamente eliminados. Esto ha sido posible por primera vez por la interconexión sistemática de los sistemas de regulación del vehículo.

Una ventaja importante del CDC es que se puede interconectar con otros sistemas del automovil como el ABS, ESP y otro sistemas de seguridad que permiten mejorar la suspension y por tanto el comportamiento del vehiculo Los ingenieros de chasis y suspensiones de Opel se comprometieron en mejorar la seguridad activa por la interconexión de todos los sistemas de regulación responsables de la dinámica del coche. Hay una conexión especialmente próxima entre el CDC y el ESPPlus. Esta conexión se conoce como ICC (Integrated Chasis Control – Control Integrado del Chasis), un sistema que mejora tanto el comportamiento en curvas como la máxima manejabilidad, elevando de esta forma la regulación electrónica de respuesta a la carretera a un nuevo nivel. El sistema CDC está informado continuamente del ángulo de la dirección y del grado de balanceo y en situaciones críticas confía en el ESPPlus. Endureciendo ligera y brevemente los amortiguadores traseros la disponibilidad del coche para acabar con el movimiento de balanceo se mejora, permitiendo volver al camino elegido con mayor agilidad. Si el conductor lleva el coche cerca de sus limites, los grados de amortiguación laterales pueden ser variados alternativamente para contrarrestar el sobre o subviraje. El efecto de este principio dinámico de ajuste del balanceo, que está integrado en el ESPPlus, se puede describir como un “estabilizador virtual”, aplicando fuerzas de amortiguación extremadamente altas o muy bajas. Si esto no prueba ser suficiente, el sistema ESPPlus entra completamente en acción frenando una o más de las ruedas. El resultado es que el control del ESPPlus entra mucho más tarde y de manera más precisa. Uniéndolo todo, la invisible red de seguridad que beneficia al conductor y a los pasajeros está ahora tejida de forma más tupida que nunca

Suspensión neumática en automóviles Este tipo de suspensión se esta utilizando desde hace pocos años sobre todo en vehículos de alta gama. La suspensión neumática basa su funcionamiento en las propiedades que ofrece el aire sometido a presión. En esta suspensión, se sustituye el resorte mecánico (muelle, ballesta o barra de torsión) por un fuelle o cojín de aire que varia su rigidez. La suspensión neumática permite:

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Adaptar la carrocería a distintas alturas en función de las necesidades de marcha.

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Adaptar la suspensión y la amortiguación a la situación de la calzada y a la forma de conducir.

Se caracteriza por su elevada flexibilidad, notable capacidad de amortiguación de las vibraciones y por la autorregulación del sistema que permite mantener constante la distancia entre el chasis y la superficie de carretera independientemente de la carga presente en el vehículo. La suspensión neumática es un sistema complejo y de coste elevado, ya que integra numerosos componentes y necesita de una instalación de aire comprimido para su funcionamiento. Esta suspensión es muy utilizada en vehículos industriales (autobuses, camiones, etc). Automóviles que utilizan esta suspensión tenemos: Audi A8, Mercedes de la Clase E, S, R, etc. y algunos todo terreno como el VW Touareg, el Range Rover y el Audi Q7 entre otros. La suspensión neumática se puede aplicar tanto en el eje trasero o integral a la cuatro ruedas. Con esta suspensión se puede variar la altura de la carrocería manual o automáticamente en función de la velocidad, de las características de la calzada y el estilo de conducción. Se conecta o desconecta la suspensión en las patas telescópicas con un volumen de aire adicional.

Suspensión neumática integral Esta suspensión se aplica a las cuatro ruedas, mantiene la altura del vehículo a un valor teórico

constante mediante un sistema de amortiguación neumática en el eje delantero y en el eje trasero, independiente de la carga. La distancia entre el eje y la carrocería es determinada por cuatro sensores de altura llamados transmisores de nivel del vehículo. En el caso de existir diferencias con respecto al valor teórico, mediante el compresor y las electroválvulas de suspensión se varía el volumen de aire en el muelle neumático, que vuelve a regular la altura de la carrocería hasta alcanzar el valor teórico. Como ejemplo utilizaremos como base la suspensión neumática montada en el automóvil de la marca Audi y modelo A8.

Niveles de equipamiento del vehículo Para el Audi A8 estará disponible el tren de rodaje standard (adaptive air suspension) y el tren de rodaje deportivo (adaptive air suspension sport). Tren de rodaje standard: Se pueden seleccionar los siguientes programas de forma manual o automática:

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Modo «automatic»: Nivel básico del vehículo, tarado orientado hacia el confort con una familia de características de amortiguación adaptada correspondientemente. A partir de los 120 km/h se produce 30 segundos más tarde un descenso de 25 mm («descenso para autopista»). Con este nivel rebajado mejoran las condiciones aerodinámicas y se reduce el consumo de combustible.

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Modo «confort»: Altura del vehículo igual que en el modo «automatic»; una menor amortiguación que en el modo «automatic» en el margen de velocidades inferiores, combinado con un aumento del confort de conducción en comparación con el modo «automatic». No se produce el descenso automático para autopista.

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Modo «dynamic»: El nivel del vehículo se encuentra 20 mm por debajo del modo «automatic». Se ajusta automáticamente una familia de características de amortiguación con tarado deportivo. A partir de una velocidad de 120 km/h se produce 30 segundos después otro descenso de 5 mm («descenso para autopista»).

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Modo «lift»: Altura del vehículo elevada 25 mm con respecto al modo «automatic»; tarado orientado hacia el confort, igual que en el modo «automatic».

Tren de rodaje deportivo:

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Modo «automatic»: El nivel del vehículo equivale al del modo «dynamic» en el caso del tren de rodaje standard; tarado deportivo y una familia de características de amortiguación correspondientemente adaptada (un tarado más confortable que en el modo «dynamic»). 30 segundos después de superar los 120 km/h se produce otro descenso de 5 mm («descenso para autopista»).

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Modo «dynamic»: El nivel del vehículo equivale al del modo «automatic» de este tren de rodaje deportivo; tarado deportivo-tenso con la familia de características de amortiguación correspondientemente adaptada. 30 segundos después de superar los 120 km/h se produce un descenso de 5 mm («descenso para autopista»).

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Modo «comfort»: El nivel del vehículo equivale al del modo «automatic» de este tren de rodaje deportivo; una amortiguación más baja que en el modo «automatic» a velocidades inferiores. No se produce ningún descenso para autopista.

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Modo «lift»: Nivel del vehículo elevado 25 mm en comparación con el del modo «automatic» del tren de rodaje deportivo; tarado de orientación deportiva.

Componentes de la suspensión Brazo muelle/amortiguador La estructura básica de los cuatro brazos telescópicos muelle/amortiguador es idéntica. El brazo de suspensión esta formado por dos partes:

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Una neumática que sustituye al muelle de las suspensiones mecánicas convencionales y que sirve principalmente para nivelar la carrocería.

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Una suspensión de reglaje continuo de la amortiguación, que utiliza amortiguadores de tarado variable a través de unas electroválvulas que controlan el paso del aceite.

Muelle neumático Estructura: El muelle neumático es una versión guiada exteriormente, es decir, que va abrazada por un cilindro de aluminio. Para evitar la penetración de humedad entre el cilindro y la balona hay un manguito de junta que cierra la zona entre el émbolo de desarrollo de la balona y el cilindro. El manguito de junta puede ser sustituido; la balona no es substituible por separado. En caso de avería se tiene que sustituir el brazo muelle/amortiguador completo. Para establecer la mayor capacidad útil posible en el maletero, con una anchura óptima para efectos de carga se procede a limitar a una cota mínima el diámetro de las balonas en el eje trasero. Para satisfacer las exigencias de confort se requiere un volumen mínimo de aire. La solución de este conflicto entre objetivos consiste en integrar un depósito para un volumen de aire adicional, comunicado con el amortiguador. Funcionamiento: El muelle neumático no sólo viene a sustituir al muelle de acero; en comparación con éste ofrece también ventajas esenciales. El nuevo guiado exterior del muelle neumático por medio de un cilindro de aluminio permite reducir el espesor de pared de la balona. Esto se traduce en una respuesta más sensible ante irregularidades del pavimento.

Amortiguador Estructura: Se monta un amortiguador bitubo de gas presurizado con reglaje eléctrico continuo (continuous damping control = amortiguador CDC). La válvula amortiguadora principal (3) en el émbolo (1) es pretensada mecánicamente por un muelle (4). Sobre la válvula está dispuesta una bobina electromagnética (5); el cable de conexión pasa hacia fuera a través de la varilla de émbolo hueca. Funcionamiento: La fuerza de amortiguación viene determinada esencialmente por la resistencia que oponen las válvulas al flujo del aceite interno. Cuanto mayor es la resistencia al flujo del aceite que las traspasa, tanto mayor es la fuerza de amortiguación. Principio de funcionamiento tomando como ejemplo la etapa de contracción (= amortiguación en etapa de compresión): La unidad de émbolo (1) completa se desplaza hacia abajo en el tubo cilíndrico (2), a una velocidad (v). La presión del aceite aumenta en la cámara bajo la válvula amortiguadora principal (3). La bobina electromagnética (5) recibe corriente. La fuerza electromagnética FM actúa en contra de la fuerza de muelle FF y la contrarresta parcialmente. Si la suma de la fuerza electromagnética y la fuerza de la presión del aceite (FM+FP) supera a la fuerza de muelle FF se genera una fuerza resultante FR, a través de la cual se produce la apertura de la válvula. La magnitud de la fuerza electromagnética es regulable en función de la intensidad de corriente eléctrica aplicada. Cuanto mayor es la intensidad de la corriente, tanto menor es la resistencia al flujo y la fuerza de amortiguación. La fuerza de amortiguación máxima viene dada cuando se deja de excitar la bobina electromagnética. Para obtener la menor fuerza de amortiguación se aplica una corriente de aprox. 1.800 mA a la bobina electromagnética. En la función de emergencia no se excita eléctricamente la bobina electromagnética. En ese caso queda ajustada la fuerza de amortiguación máxima, con lo cual se establecen unas condiciones dinámicas fiables.

Grupo de alimentación de aire El grupo de alimentación de aire se instala en la parte delantera izquierda del vano motor. De esta forma se evitan influencias negativas en las condiciones acústicas del habitáculo. Asimismo se puede realizar así una refrigeración más eficaz. Esto aumenta la posible duración de la conexión para el compresor y la calidad de la regulación. Funcionamiento: Para proteger el compresor contra un posible sobrecalentamiento se procede a desactivarlo si es necesario (temperatura excesiva en la culata). La presión estática máxima del sistema es de 16 bares.

Bloque de válvulas electromagnéticas El bloque de válvulas electromagnéticas incluye el sensor de presión y las válvulas para excitar los muelles neumáticos y el acumulador de presión. Va instalado en el paso de rueda entre el guardabarros y el pilar A en el lado izquierdo del vehículo.

Acumulador de presión El acumulador de presión se encuentra entre el piso del maletero y el silenciador final, por el lado izquierdo del vehículo. Estructura: El acumulador de presión es de aluminio. Tiene una capacidad de 5,8 ltr. y una presión de servicio máxima de 16 bares. Funcionamiento: El objetivo del acumulador es limitar al mínimo posible la conexión del compresor. Para que los ciclos de regulaciones ascendentes puedan llevarse a cabo exclusivamente a través del acumulador de presión es preciso que exista una diferencia de presión mínima de 3 bares entre el acumulador de presión y el muelle neumático.

Funcionamiento de la suspensión neumática Este sistema mantiene constante el nivel de la carrocería al valor elegido por el conductor, independientemente de la carga. Para hacerlo el sistema utiliza un compresor que envía aire a las patas telescópicas por medio de las electroválvulas, hasta que se ha ajustado el nivel del vehículo. El nivel de la carrocería en el eje delantero y en el eje trasero es registrado por los sensores de nivel y es transmitido a la unidad de control. Cada bloque de suspensión o pata telescópica está comandada por una electroválvula que abre y cierra el paso de la presión de aire. Las electroválvulas de suspensión se excitan electricamente por parejas (eje delantero y eje trasero). El circuito neumático funciona básicamente teniendo en cuenta dos periodos de funcionamiento: presurización y despresurización.

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Periodo de presurización Al ser cargados los muelles neumáticos a través del acumulador de presión, la válvula (10) abre las válvulas (9) correspondientes por ejes. El acumulador de presión (12) se carga haciendo que el compresor (1) alimente aire a través de la válvula (10) abierta. Si el vehículo se encuentra en posición lateralmente desigual también se excitan

individualmente las válvulas (9a – 9d) de una lado hasta compensar esta posición.. Las válvulas (9a, 9b y 9c, 9d) son excitadas eléctricamente por parejas (eje delantero y eje trasero). El aire es aspirado por el compresor (1) a través del filtro (8) y el silenciador adicional (7). El aire comprimido pasa a través del deshidratador (2), la válvula de retención 3a y las válvulas 9 hacia los muelles neumáticos.

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Despresurización Las válvulas (9a, 9b y 9c, 9d) y la electroválvula de descarga (5) abren. El caudal del aire puede pasar a través de la válvula de descarga (5) y abre así la válvula de descarga (6) neumáticamente pilotada. El caudal del aire abandona el sistema a través de la válvula de descarga (6), el silenciador adicional (7) y el filtro de aire (8). El agente secante se regenera al pasar el aire por el deshidratador (2).

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Función posición de bloqueo Si la unidad de control detecta una descarga de todas las ruedas estando parado el vehículo, se cierran entonces las electroválvulas de las patas telescopicas. Con ello, el vehículo permanece en el nivel momentáneo. Ello es necesario, por ejemplo, al efectuar un cambio de rueda o en trabajos de reparación sobre plataforma elevadora.

Sensor de temperatura del compresor Se trata de una resistencia NTC en un pequeño cuerpo de vidrio. El sensor detecta la temperatura en la culata del compresor.

Su resistencia se reduce a medida que aumenta la temperatura (NTC: coeficiente negativo de temperatura). Esta variación de la resistencia es analizada por la unidad de control. El tiempo máximo de funcionamiento del compresor se calcula en función de la temperatura momentánea. Sensor de presión Mide las presiones en los brazos telescópicos de los ejes delantero y trasero y en el acumulador de presión El sensor va empotrado en el bloque de válvulas electromagnéticas y no está al acceso por fuera. Funcionamiento: El sensor trabaja según el principio de medición capacitiva: La presión (p) a medir produce una desviación en una membrana de cerámica. Debido a ello varía la distancia entre un electrodo (1) instalado en la membrana y un electrodo contrario (2) que se encuentra fijo sobre la carcasa del sensor. Los electrodos constituyen por si mismo un condensador. Cuanto menor es la distancia de los electrodos tanto mayor es la capacidad del condensador. La capacidad es medida por el sistema electrónico integrado y transformada en una señal lineal de salida. Mediante una excitación correspondiente de las electroválvulases posible determinar las presiones de los muelles neumáticos y del acumulador.

Sensor de aceleración Para poder ajustar la amortiguación óptima en cada situación es preciso conocer el desarrollo cronológico de los movimientos de la carrocería (masa amortiguada) y de los componentes de los ejes (masa no amortiguada). Las aceleraciones de la carrocería se miden con ayuda de tres sensores. Dos de ellos se encuentran en las torretas de los brazos telescópicos delanteros; el tercero se halla en el guardarrueda trasero derecho. La aceleración de los componentes de los ejes (masas no amortiguadas) se determina por análisis de las señales procedentes de los sensores de nivel del vehículo.

Sensores de aceleración de la carrocería Los sensores van atornillados a la carrocería por medio de soportes. El sensor y el soporte están unidos por medio de engarce. Consta de varias capas de silicio y vidrio. La capa intermedia de silicio está diseñada en forma de una lengüeta en alojamiento elástico (masa seísmica). La sensibilidad del sensor viene determinada, en esencia, por el coeficiente de rigidez/elasticidad y la masa de la lengüeta. Funcionamiento: La masa sísmica con recubrimiento de metal se utiliza como electrodo móvil, que, conjuntamente con el contraelectrodo superior e inferior, constituye respectivamente un condensador. La capacidad de este condensador depende de las superficies de los electrodos y su distancia mutua. Estados de funcionamiento:

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Estado de reposo: La masa seísmica se encuentra centrada exactamente entre los contraelectrodos. Las capacidades de ambos condensadores C1 y C2 son idénticas.

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Estado acelerado: Debido a efectos de inercia, la masa seísmica sale de su posición central. La distancia de los electrodos varía. La capacidad aumenta a medida que se reduce la distancia. En nuestro ejemplo aumenta la capacidad del condensador C2 en comparación con la del estado de reposo, mientras que la del condensador C1 disminuye. La tensión de alimentación es aportada por la unidad de control para el sistema de

suspensión neumática. Las tensiones momentáneas correspondientes a la aceleración de la carrocería se pueden consultar a través de bloques de valores de medición.

Sensores de nivel del vehículo Los cuatro sensores son de un mismo diseño, mientras que las sujeciones y bieletas de acoplamiento son específicas por lados y ejes. Funcionamiento: Los sensores detectan la distancia entre los brazos oscilantes del eje y la carrocería, y con ello la altura de nivel del vehículo. La detección se realiza ahora con frecuencias de 800 Hz (en el allroad 200 Hz). Esta tasa de captación es suficiente para determinar la aceleración de las masas no amortiguadas. Concepto general de regulación El cambio de nivel se realiza básicamente por ejes, corrigiéndose las diferencias de nivel entre los lados izquierdo y derecho del vehículo (p. ej. causadas por cargas en un solo lado). Al circular a velocidades por debajo de 35 km/h se emplea preferentemente el acumulador de presión a manera de fuente de energía. Esto presupone una suficiente diferencia de presión de 3 bares como mínimo entre el acumulador de presión y el muelle neumático. Operación de cambio de nivel:

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Ascenso: Primero asciende el eje trasero y luego el eje delantero

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Descenso: Primero desciende el eje delantero y luego el eje trasero

Se ha previsto este orden, para descartar fiablemente la posibilidad de deslumbrar a terceros con motivo de los ciclos de regulación en caso de averiarse la regulación del alcance luminoso de los faros.

El sistema de regulación del alcance luminoso se emplea exclusivamente en vehículos con faros de xenón. Concepto de regulación para tren de rodaje standard

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Modo «automatic» (nivel básico) La amortiguación se realiza orientada hacia el confort. 30 segundos después de superar los 120 km/h se produce el descenso automático de para circulación por autopista. La reelevación al nivel básico se efectúa de forma automática si se lleva una velocidad a 70 km/h durante 120 segundos o si la velocidad baja por debajo de 35 km/h.

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Modo «dynamic» (–20 mm) Se pone en vigor una familia de características de amortiguación tensa sobre todo el rango de velocidad. Si la velocidad de marcha supera los 120 km/h se realiza 30 segundos más tarde automáticamente un descenso adicional de 5 mm (autopista). La reelevación al nivel deportivo se efectúa de forma automática si se mantiene durante 120 segundos una velocidad inferior a 70 km/h o si se baja por debajo de los 35 km/h.

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Modo «comfort» (nivel básico) La amortiguación se regula de un modo aún más orientado hacia el confort que en el modo «automatic», sobre todo en el rango de velocidad inferior. No se realiza ningún descenso automático para circulación por autopista.

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Modo «lift» (+25 mm) Este modo sólo puede ser seleccionado al circular a una velocidad inferior a 80 km/h. A partir de los 100 km/h se abandona automáticamente este modo operativo. El modo anteriormente seleccionado («automatic», «dynamic» o «comfort») se pone en vigor en ese caso. Incluso si posteriormente la velocidad vuelve a descender por debajo de 80 km/h no se pasa automáticamente al modo «lift».

Concepto de regulación para tren de rodaje deportivo Diferencias con respecto al tren de rodaje standard:

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Mismas alturas de nivel p. modos «dynamic», «automatic» y «comfort» a velocid.