Automovilismo - EL ABC DE LAS SUSPENSIONES Y BASTIDORES DE CHASIS

EL ABC DE LAS SUSPENSIONES Y BASTIDORES DE CHASIS

Por Robert W. Temple

Ilustraciones por el autor

La manera en que cuatro sencillas ruedas son unidas a cualquier clase de plataforma, para conformar la parte inferior de su coche, tiene infinitas variaciones y determina como puede ser manejado el automóvil

EL SENCILLO auto de carreras de tipo de cajón ilustra un sistema que data de hace mucho tiempo -dos ruedas en un eje asegurado a una plataforma. Por otra parte, el bastidor de chasis de rieles paralelos, con ejes suspendidos por muelles de hojas semielípticas que aparece en la Figura 1, parece ser un diseño muy complicado. Sin embargo, también se ha estado usando desde hace mucho tiempo -mucho antes de que apareciera el primer automóvil. Aunque se empleaba en coches tirados por caballos, no ha sido relegado al desuso. Todavía se utiliza en camiones.
El término "marcha como un camión" ha surgido del hecho de que el peso sin suspensión de los ejes de vigas sólidas y la fricción entre las hojas de los muelles de hojas dan lugar a una marcha bastante abrupta. Sin embargo, si cada rueda tiene su propia suspensión independiente, la marcha es suave. Una suspensión independiente en el extremo delantero y el extremo trasero, como se muestra en la Fig. 1, incluye, claro está, otros refinamientos. Las barras protectoras contra vuelcos, los muelles espirales, los amortiguadores de impactos, todos contribuyen a aumentar la comodidad ya mejorar el manejo. Antes de discutir las suspensiones, sin embargo, es necesario comenzar con el bastidor del chasis.
En los automóviles de construcción moderna se usan bastidores de varios diseños. La Fig. 2A muestra un diseño de una sola pieza, o sea que el bastidor del chasis y la carrocería del auto se encuentran soldados entre sí para formar un solo conjunto. Es un diseño rígido, más liviano que el tipo de dos conjuntos unidos entre si con pernos. Ofrece también un mejor ajuste de las puertas y ventanas y menos filtraciones y traqueteos. Pero tiene sus desventajas. Por ejemplo, los procedimientos de armado son difíciles, debido a que hay que fijar todo ala caja básica; la marcha es más incómoda y ruidosa, debido a que es más difícil aislar los ruidos e impactos del camino, y las cuentas de reparación son más cuantiosas, debido a que las tensiones se transmiten a través de todo el vehículo.
La construcción unitaria, mostrada en la Fig. 28, es similar al diseño de un solo conjunto. La diferencia principal radica en la conveniencia de manufactura. La carrocería, desde el cubretablero para atrás, es muy similar a la del tipo de un solo conjunto, pero la parte del automóvil desde el cubretablero para adelante forma un conjunto aparte que va soldado o empernado a la carrocería.
El método convencional de construcción para un automóvil es el bastidor de chasis independiente, fijado a la carrocería, Fig. 2C. Todos los componentes mecánicos se fijan al bastidor del chasis y luego se añaden la carrocería y el recubrimiento del extremo delantero. Las ventajas son la facilidad de armado, el aislamiento de los ruidos e impactos del camino y la simplicidad de las reparaciones. Las desventajas son el peso mayor, la rigidez menor y el número mayor de filtraciones y traqueteos en la carrocería.

Algunos autos de 1969 han sido los primeros en aparecer con bastidores diseñados para disipar los impactos de las colisiones a través de toda la estructura, a fin de reducir a un mínimo las lesiones sufridas por los pasajeros. Los cambios incluyen secciones abusadas en el bastidor, extremos del bastidor curvados hacia arriba, bastidores con forma de S que disipan los impactos y placas en los extremos del bastidor para distribuir las tensiones a través de un área frontal más grande. En 1970 habrá más modelos con estas características amortiguadoras de tensiones o impactos.
El cambio en las suspensiones delanteras se inició en 1934. Desaparecieron el eje de vigas y los muelles de hojas con la aparición de las suspensiones delanteras independientes (SDI). Las SDI proporcionan una mayor comodidad y un mejor manejo, además de una mejor "relación del peso no suspendido". Esta es la relación entre el peso de los componentes que rebotan sobre los resaltos del camino y el peso de la parte del vehículo que monta sobre la suspensión. La Fig. 3 ilustra este principio. La rueda de la izquierda representa una situación en tales vehículos como los de mando en las cuatro ruedas, que tienen ejes pesados y conjuntos de chasis y carrocería relativamente livianos. Con menos peso bajo los muelles y más peso arriba de ellos, como sucede con los autos de pasajeros comunes y corrientes, las ruedas y el tren de rodaje rebotan contra la masa pesada y la inercia de la porción del vehículo que monta sobre los muelles. El peso del vehículo por encima de los muelles simplemente no tiene tiempo de reaccionar a los impactos del camino, por lo que éstos se disipan en el muelle.
Los primeros sistemas de suspensión delantera independiente eran del tipo de brazos paralelos de largo igual que se muestra en la Fig. 4 (página 38) .Representaban una gran mejora en relación con el viejo diseño de ejes sólidos, pero imponían tensiones excesivas a los neumáticos. Había un contacto máximo de la banda de rodamiento con el camino cuando los brazos de suspensión se encontraban en posición paralela con el suelo, pero cualquier desviación de esta posición disminuía gradualmente el área de contacto de la banda de rodamiento. Como resultado, los lados de los neumáticos frotaban continuamente contra la superficie del camino, desgastándose rápidamente el caucho de la banda de rodamiento. Con brazos de suspensión de largo desigual (Fig. 4) , la inclinación de las ruedas (inclinación con respecto aun plano perpendicular) puede variar lo suficiente para compensar este cambio del área de contacto de la banda de rodamiento durante los rebotes, a fin de eliminar virtualmente el problema.
En la Fig. 5 se muestra la disposición del muelle espiral que se usa con los brazos A. El muelle va colocado entre los brazos A inferiores y el bastidor del chasis en los automóviles en que el bastidor es de tipo separado. Se usa el diseño con el resorte montado en el brazo A superior en los automóviles de un solo conjunto; el resorte va asentado en un bolsillo elevado en la falda interior del guardafango.
El tercer tipo de SDI tiene una barra de torsión que imparte la acción de resorte. La barra logra su cometido resistiendo la torsión, tal como se muestra en la Fig. 6. El extremo trasero de la barra va fijado al bastidor del chasis y el extremo delantero de la barra de torsión se halla asegurado al brazo de suspensión inferior. Hay un muelle espiral que actúa también resistiendo la torsión de la barra de la cual se ha desenrollado. En realidad, una barra de torsión puede ser considerada como un muelle espiral desenrollado.

Algo que se pierde con la suspensión independiente es la resistencia a los vuelcos. Se debe esto a que el viejo refuerzo contra el eje que antes se usaba con las suspensiones de tipo de vigas ha dejado de usarse. La Fig. 7 muestra cómo se soluciona este problema mediante una barra contra vuelcos de tipo de torsión que pivota sobre monturas en el bastidor y cuyos extremos se doblan hacia atrás para formar palancas. Los extremos de las palancas van fijados a los brazos inferiores de la suspensión mediante eslabones con bujes de caucho. Al inclinarse el auto en una curva, se aplica una presión descendente a la suspensión exterior y una presión ascendente a los miembros de la suspensión interior; se reduce la tendencia a las inclinaciones a causa de la resistencia a la torsión de la barra contra vuelcos.
El eje activo suspendido en los muelles semielípticos, conocido como el mando Hotchkiss, se usa todavía debido a que es fuerte, a que su fabricación no cuesta mucho ya que es fácil de instalar en las líneas de montaje. El sistema contribuye a proporcionar una resistencia a los vuelcos y el desplazamiento lateral del eje es resistido por el ancho de las hojas de los muelles; flexionan fácilmente de arriba para abajo, aunque muy poco en un plano horizontal. El viejo problema de la marcha abrupta de los autos con muelles de varias hojas al moverse a baja velocidad se ha reducido notablemente mediante la inserción de forros de baja fricción entre las hojas. En la Fig. 8 se compara el sistema Hotchkiss con una suspensión trasera de eslabones y muelles. En muchos autos se utiliza un eje trasero con un muelle espiral, a fin de que la marcha no sea abrupta a una baja velocidad.

Desde hace unos 50 años, especialmente en el exterior, han existido suspensiones traseras independientes. Sin embargo, sólo ha sido después de la Segunda Guerra Mundial que ha recibido la atención que se merece.
El eje oscilante constituye el más sencillo de los sistemas de suspensión trasera independiente. El eje oscilante, Fig. 9, es en realidad un eje activo con cada mitad abisagrada a una junta universal en los lados del diferencial montado en el chasis. Como la línea de soporte directo se extiende desde la línea de la junta universal hasta el punto de contacto del neumático con el suelo, el efecto es similar al de las patas inclinadas de un caballete. El diferencial muestra una tendencia a hacer saltar el extremo del eje, pero hay un sistema más estable en que se utilizan brazos de control de largo diferente, como se muestra en la Fig. 9.

El Corvette y el Corvair son dos autos norteamericanos provistos de suspensión trasera independiente. Los dos sistemas funcionan de manera similar: Cada tipo tiene un brazo de seguimiento conectado al bastidor del chasis mediante un husillo activo sobre el cual van montados la rueda, el freno y la maza. Cada tipo tiene un brazo de pivote inferior entre el diferencial y el brazo de seguimiento de la rueda, y en cada uno de ellos el eje con junta universal actúa como brazo de suspensión superior, debido a que las juntas universales no son deslizantes y proporcionan una ubicación lateral efectiva entre el diferencial y el brazo de la rueda. La única diferencia es que se usa un muelle espiral en el auto de pasajeros Corvair y un muelle de hojas transversales en el Corvette, el cual le proporciona una marcha más rígida, como la de los autos deportivos.
Con cualquier sistema de suspensión es importante que haya un control correcto de la acción. El control de la suspensión afecta no sólo las características de marcha del vehículo sino también el manejo y la estabilidad sobre el camino. Corresponde al amortiguador hidráulico de impactos controlar la suspensión y todas sus conexiones. En realidad el objetivo de esta unidad no es amortiguar los impactos en sí, sino controlar el rebote. La rueda rebota con bastante libertad contra el muelle y la parte del peso suspendido del auto, pero se retarda el rebote para que los neumáticos sigan en ,90ntacto con el camino, en vez de, saltar sobre él.

Los componentes de un amortiguador de impactos de tipo hidráulico aparecen en la Fig. 11. El diagrama simplificado de una situación de rebote muestra al pistón siendo empujado dentro del cilindro. Las válvulas unidireccionales grandes en la base del cilindro y el pistón permiten un flujo rápido del fluido hidráulico al cilindro superior encima del pistón y su salida por la base del cilindro para caer en el depósito.
Durante el rebote, las válvulas de gran tamaño en el pistón y la base del cilindro Se cierran, y en ambas se abren las válvulas unidireccionales de retorno, permitiendo el retorno del fluido del cilindro superior y del depósito. Este ciclo se produce con cada rebote y bamboleo de la suspensión, por lo que puede uno comprender la razón por la cual los amortiguadores de impactos se debilitan y desgastan, siendo necesario cambiarlos ocasionalmente.
A menudo no se les presta la atención debida a los sistemas de suspensión y a los bastidores de los chasis, pero es necesario comprobarlos periódicamente. Son importantes para la seguridad vehicular.

Fuente: Revista Mecánica Popular - Volumen 45 - Diciembre de 1969 - Número 6