BARRA ESTABILIZADORA

Andrés Piñero

Proyecto de la división de suspensión

Baja Sae USB

RESUMEN

La barra estabilizadora es un elemento que aumenta la rigidez a rolido del vehículo donde se encuentre instalada, su

funcionamiento está basado en la deformación angular. Este trabajo está destinado a explicar el diseño de la barra

estabilizadora del prototipo BAJA del periodo 2012-2013.

INTRODUCCION

El diseño de la barra estabilizadora debe ser

un procedimiento llevado a cabo anualmente en el

equipo ya que todos los años se espera que el prototipo

se vea ante mejoras o cambios apostando a una mejor

configuración, el procedimiento para diseñar la barra

estabilizadora sigue un orden lógico gobernado por

ecuaciones literalmente sencillas que representan un

fenómeno sencillo. El uso de la barra estabilizadora, de

torsión o anti roll bar llamada técnicamente es debido a

que genera mayor rigidez en la suspensión trasera, lo

cual produce que la transferencia de masa lateral en el

vehículo se vea modificado. La transferencia lateral en

los cauchos traseros aumenta y paralelamente

disminuyen la transferencia lateral de masa en el caucho

delantero.

ANTECEDENTES

Todos los prototipos excepto el 35 han tenido

suspensión trasera con barra estabilizadora.

Figura 1. Antecedentes barra estabilizadora

El único parámetro determinante que ha cambiado con

respecto a los años ha sido el lugar o posición donde va

la barra estabilizadora, debido a que cada año se hace

una configuración distinta de la transmisión y chasis

que va a afectar la libertad de espacio para la barra, la

posición de la barra define parámetros como el diámetro

la longitud y las conexiones del push (brazo de la

suspensión).

Figura 2. Antecedentes barra estabilizadora

Como se puede ver en las imágenes siempre hay una

tendencia a buscar un lugar en donde la deformación de

la barra con respecto al rolido sea máxima y de esta

forma contar con una barra mas pequeña que genere el

mismo efecto, vale la pena destacar que una barra mas

pequeña y menos peso para el prototipo son sinónimos,

de esta manera el objetivo principal era buscar un lugar

con dicha característica.

DESARROLLO DEL DISEÑO

Por diseños de transmisión y chasis

mencionados anteriormente, se decidió colocar la barra

debajo de la caja de transmisión.

Figura 3. Posición de barra estabilizadora 1

Un lugar donde la barra tendrá una buena

proporción de deformación con respecto al rolido y que

a su vez tiene la protección de la estructura del chasis,

el lugar ideal en términos de diseño, ya que debido a sus

buena proporción de deformación, la barra tendrá un

diámetro considerablemente pequeño con respecto a

una barra colocada dentro del tubo LC como en los

prototipos anteriores.

Figura 4. Posición de barra estabilizadora 2

En esta imagen se puede denotar el lugar donde se

colocara la barra estabilizadora visto desde perfil.

A partir del lugar definimos variados parámetros

cinemáticos del comportamiento del sistema con la

barra en dicha posición para luego establecer los

parámetros dinámicos necesarios para conseguir el

comportamiento requerido.

Figura 5. Definición Cinemática

Para definir el comportamiento cinemático se utilizo el

programa de simulación de modelos de suspensión

Lotus Suspension Analysis® para encontrar la

deformación de la barra con respecto al rolido del carro.

Para las cuales bajo ciertas configuraciones:

500BarraLong mm

130PushingLong mm

Y ciertas configuraciones de posiciones según la

longitud del pushing, una posición a 117 otra a 75 y la

última a 50 milímetros. Para las cuales dieron unas

deformaciones máximas correspondientes de 33.27 ,

15.4582 y 5.5524 grados respectivamente. Debido a

esto se tiene un amplio rango de rigideces disponibles.

En base a estos resultados y el necesario estudio del

comportamiento dinámico del sistema se eligieron

parámetros geométricos necesarios y lógicos, asi como

parámetros dinámicos:

-Material del pushing y de la barra, aluminio 7075

FORTAL y acero 1020 respectivamente.

0.5Diametro in Para lo cual dio un resultado dentro de un rango

aceptable expresado mediante la siguiente grafica

Figura 6. Transferencia de masa delantera producto

de la barra

Figura 7. Variación en el gradiente de rolido producto

de la barra estabilizadora

De donde se puede concluir resultados satisfactorios

donde se tiene un amplio rango de soluciones, es decir,

dependiendo de los requerimientos del terreno se puede

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

% T

ran

sf.

masa

del

an

tera

Rigidez a rolido de la barra (N*m/rad)

0

1

2

3

4

5

6

7

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Gra

die

nte

a r

oli

do (°/

g)

Rigidez a rolido de la barra (N*m/rad)

cambiar la posición del brazo de la suspensión para

obtener distintos comportamientos.

Era necesario diseñar los acoples con el chasis

para el cual se decidió repetir modelos de acople hechos

anteriormente en el equipo

Figura 8. Acople de la barra estabilizadora con el

chasis

Que consiste de un brazo hecho de Fortal con dos orejas

soldadas al chasis, todo el sistema va a estar sujeto por

un tornillo que traspasa las orejas y el brazo.

Para los pushing como ya se dijo se tienen

tres agujeros o configuraciones posibles

Figura 9. Numero de huecos

Figura 10. Diseño de push Final

Acoplado a la barra con un tornillo que atraviesa el

pushing y la barra simultáneamente.

RECOMENDACIONES

Debido a la importancia en el

comportamiento del sistema, buscar como

condicion principal la posición optima en el

diseño del vehiculo.

Debido a su gran importancia, considerar la

eliminación de una suspensión con barra

estabilizadora.

Usar tratamientos térmicos para mejorar la

resistencia a torsión de la barra.

BIBLIOGRAFIA

Gillespie, T.; 2001; Fundamentals of vehicle

dynamics; Estados Unidos de América;

Society of Automotive Engineers, Inc.

Milliken, W. F.; Milliken, D. L.; 1995; Race

car vehicle dynamics, Estados Unidos de

América; Society of Automotive Engineers,

Inc.

González, Irwing.; 2012; MANUAL DE

PROCEDIMIENTOS PARA EL DISEÑO

Y LA EVALUACIÓN DEL SISTEMA DE

SUSPENSIÓN Y DIRECCIÓN DE

VEHÍCULOS TIPO BAJA.; Sartenejas;

Universidad Simón Bolívar; Trabajo de

Grado.