Mecánica Automotriz - Unidad 4

8/16/2019 Mecánica Automotriz - Unidad 4

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MECÁNICA

AUTOMORIZ

Unidad 4

“Sistema deDirección y Sistema

de Suspensión”


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Unidad 4: SISTEMA DE DIRECCIÓN: Concepto. Componentes. Diversos tipos.

Concepto: es el conjunto de mecanismos o elementos que permiten que elautomóvil trace una trayectoria fijada por el conductor.

Función: es la de guiar al vehículo, orientar las ruedas, orientar los modos

directrices, que simultáneamente son los delanteros, aunque existen vehículos enlos que son cuatro (4) los modos directrices.

Requisitos para una buena dirección:

Docilidad: el accionamiento para realizar distintas maniobras debe hacersecon un mínimo esfuerzo, lo cual se consigue mediante unadesmultiplicación o un sistema asistido, así como un buen reglaje ylubricación.

Seguridad: es uno de los principales factores de seguridad activa, que

dependerá de la guiabilidad del sistema, la calidad de los materialesempleados y de su correcto mantenimiento.

Precisión: el sistema no debe ser ni muy duro ni muy blando, para lo cual nodebe existir juego entre los elementos. Las ruedas deben estar equilibradas,las cotas deben ser correctas, el desgaste de los neumáticos debe sersimétrico y su presión de inflado se debe ajustar a lo indicado por elfabricante.

Irreversibilidad: el volante ha de transmitir el movimiento a las ruedas, pero

éstas, a pesar de las irregularidades del terreno no deben transmitir lasoscilaciones al volante. Pero no es bueno que la irreversibilidad seaabsoluta, porque el conjunto de los mandos sería demasiado rígido.

Retorno: cuando el volante luego de realizar un giro debe volver a suposición inicial.

Estabilidad: esto permite que el vehículo se pueda desplazar en línea rectasin que se desvíe sensiblemente.


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Desmultiplicación de la dirección: es el coeficiente entre el número de vueltas delvolante y el radio de giro de las ruedas, este factor está determinado por larelación existente entre el piñón y la cremallera o el paso del tornillo sin fin.

Radio de giro: este depende de las distancias entre los ejes y la longitud del brazo

de dirección. La dirección debe llevar ambas ruedas orientadas sobre sustrayectorias curvas, el radio de la rueda interior es menor que el de la exterior, laprimera tiene que abrirse más que la segunda; la adherencia de estas ruedasdebe ser la máxima posible, ya que se apoya en ellas el impulso del vehículo paravirar.

Las ruedas traseras se adaptan a la diferencia de recorrido en las curvas graciasal diferencial, permanecen paralelas entre sí, a consecuencia de ello, resbalan unpoco sobre su trayectoria, ya que no pueden abrirse una más que la otra.

Compo nentes del Sistema de Dirección: los elementos o componentes de estesistema se clasifican en:

Volante de dirección: es el órgano de mando de este sistema. Los detallesde construcción varían según el fabricante. Circulando en línea recta nodebe dificultar la visión del tablero del vehículo.

Árbol de dirección: está encerrado en una caja fijada por el extremo inferioren la caja de engranajes de dirección y, en el centro o en su parte superior,por una brida o soporte que lo sujeta al tablero o a la carrocería delvehículo. Su extremo superior se une al volante. Al conjunto árbol y caja se

le denomina columna (árbol) de dirección.

Árbol de dirección partido: para evitar que las vibraciones del sistema de dirección,debidas a las irregularidades del terreno o al funcionamiento del motor, setransmitan al volante, a veces se dispone del árbol de dirección en dos (2) piezasunidas mediante una junta elástica.

Además, muy importante, en caso de choque frontal el árbol cederá por esa junta,

con lo que el conductor no impactará (no chocará) con el volante.


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Caja y Engranajes de dirección: el engranaje de este sistema es elmecanismo cuya función principal es transformar el movimiento de giro delvolante en movimiento lineal (de izquierda-derecha o viceversa) del brazode dirección y con ello orientar las ruedas.

Se monta en el interior de una caja cerrada, fijada en el bastidor, para preservarledel polvo y suciedad y contener el aceite de engrase, sirviendo de soporte almecanismo de dirección, al volante y al brazo de dirección.

También debe transformar el pequeño esfuerzo realizado por el conductor en otro

esfuerzo mayor y a su vez ha de mantener fija la orientación de las ruedas a pesarde las irregularidades del terreno.

En el mecanismo o engranaje de dirección se produce el efecto desmultiplicadordel giro del volante.

Palancas y Barras de dirección (timonería): son los elementos quetransmiten el movimiento obtenido en el engranaje de dirección. Sudisposición depende en gran medida del fabricante.

Al moverse el engranaje de dirección acciona la palanca de mando, que a su vez,

mueve la barra de mando conectada a las palancas o brazos de acoplamiento(palancas de ataque) y éstos a las manguetas1 de la rueda, con lo que al girar losbrazos de acoplamiento, lo hacen las manguetas y después las ruedas.

Las palancas o brazos de acoplamiento llevan un cierto ángulo de inclinación paraque su prolongación coincida sobre el centro del eje trasero y, de este modo,asegurar una mayor estabilidad y un buen giro.

Actualmente se utilizan una serie de sistemas en los que el árbol de direcciónataca directamente a la barra de acoplamiento, cuyo sistema es de dirección de

cremallera. El sistema de acoplamiento puede ser mediante barras deacoplamiento divididas en dos e incluso en tres secciones.

1 Son los ejes sobre los que giran las ruedas delanteras. Cada rueda delantera tiene una de ellas.


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Elementos del engranaje de dirección: según la forma y los elementosempleados o la existencia de mecanismos especiales acoplados para transmitir elesfuerzo de giro a las ruedas, se clasifican en:

Engranaje de tornillo sin fin: este engranaje gira solidario al árbol dedirección transmitiendo un movimiento de rotación a un dispositivo detraslación que engrana con él, comunicando el giro a la palanca de mandoque transmite el movimiento a las barras de acoplamiento por medio dearticulaciones.

1. Timón o volante; 2. Barra de dirección; 3. Caja de dirección; 4. Biela; 5. Varilla central; 6.Terminales de dirección.


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Engranaje de cremallera: se trata de engranajes más empleadoactualmente, el cual va unido directamente al brazo de acoplamiento de lasruedas, teniendo un gran rendimiento mecánico, de gran precisión,particularmente en vehículos con motor delantero y tracción, por disminuirgradualmente el esfuerzo a realizar.


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Su accionamiento es muy suave y la recuperación es buena, resultando unsistema muy seguro.

En un extremo del árbol de dirección tiene un piñón, generalmente helicoidal, queestá engranado constantemente con una barra que tiene sus dientes en forma decremallera, que se une directamente a los brazos de acoplamiento de las ruedas,mediante dos (2) bieletas de dirección y rótulas de montaje, permitiendo el

movimiento, a derecha o a izquierda, de las ruedas.

Dirección asistida (Servodirección): con el objeto de disminuir el esfuerzo arealizar por el conductor para conseguir el giro de las ruedas, a bajas velocidadeso estacionamientos, se añaden al sistema de dirección normal (mecánico) ciertosmecanismos de asistencia, es decir, un sistema servoasistido, dado que elconductor ha de conservar una cierta sensibilidad en la dirección. Estosmecanismos son muy utilizados en vehículos pesados o aquellos que levan gransuperficie de rodadura, siendo además elementos de seguridad ya que notransmiten los esfuerzos violentos de las ruedas al volante de dirección.

Los sistemas más empleados son mediante un circuito:

Hidráulico: cuando el sistema no se mueve en ninguna dirección (no semueve el volante), el líquido atraviesa dos orificios de iguales dimensiones,ejerciendo la misma presión sobre las dos caras de un pistón unido almecanismo de mando que actúa sobre las ruedas.

Al mover el volante, se acciona un distribuidor de corredera que abre un

orificio y cierra otro, por lo que el líquido ejerce una presión sobre un ladodel pistón, que ayuda al engranaje de dirección a orientar las ruedas en elsentido indicado con el volante.

La presión aplicada depende del esfuerzo del conductor sobre el volante.La bomba que proporciona presión al circuito se mueve mediante unacorrea y recibe el movimiento del motor o del generador de corriente. Lasválvulas sensibles funcionan con el movimiento del volante o por ladeflexión de las ruedas directrices.


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Neumático: de similar funcionamiento al sistema anterior, pero con algunosórganos más. Se emplea, generalmente, en vehículos con circuito de frenosde aire comprimido (neumático).

El aire va al distribuidor y de ahí a la válvula de descarga rápida, que lomanda al cilindro, al extremo correspondiente, ejerciendo presión sobre el

émbolo que, al desplazarse, comunica movimiento al brazo direccional delas ruedas.

Al cesar la acción, el muelle del regulador hace que todo el mecanismoretorne a su posición central inicial. La presión en el circuito de mando esevacuada por la válvula de descarga.

Cotas de dirección: la finalidad principal de éstas es hacer que la dirección seaestable, gracias a la fuerza que se origina en las ruedas y articulaciones de las

manguetas como consecuencia de estas medidas constituidas por los ángulos de“avance, salida, caída y convergencia”, a los que se puede añadir el ángulo de

“divergencia o ángulo de viraje”, que aunque no interviene en la estabilidad en

línea recta es muy importante en las curvas.

Como cotas se consideran a dos factores:

1. Geometría de giros


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2. Geometría de las ruedas

Geometría de la dirección: se designa con este nombre a los ángulos y medidasque debe tener un buen sistema de dirección para que sea:

- Estable: cuando soltamos el volante desplazándose el vehículo, en línea

recta, tiende a mantenerse sin desviarse y una vez efectuado el giro tiendea tomar otra vez línea recta.

- Progresiva: cuando para un mismo radio de giro del volante, las ruedasgiran más según el ángulo que ocupe este, es decir, que no hay queefectuar giros grandes en el volante para que las ruedas viren mucho.

- Semi-reversible: para que las repercusiones de las desigualdades delterreno no lleguen al volante, si bien el conductor debe percibir la calidaddel estado de la calzada.


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Geometría de las ruedas: para un correcto funcionamiento del sistema dedirección, las ruedas directrices han de cumplir una serie de condiciones llamadas“cotas geométricas”, siendo las siguientes:

- Ángulo de avance: el eje del pivote2 no es vertical, sino que por debajoapunta hacia adelante formando un ángulo llamado de avance, dando fijezaa la dirección. Si el ángulo de avance es menor del debido, la dirección sehace errante (vagabunda) y si es excesiva tira hacia un lado produciendo

una vibración oscilante.Cuando el vehículo está en marcha, este ángulo hace que la dirección seaestable y que, después de tomar una curva, las ruedas tiendan a volver a laposición de línea recta.

- Ángulo de salida: el pivote, además del avance longitudinal, tiene unainclinación transversal llamada salida o inclinación, que se mide por elángulo que forma el eje del pivote con la vertical de 4° a 9°, el cualdisminuye el brazo de palanca resistente cuando se maniobra la dirección.

2 Es el eje sobre el que giran las ruedas. Su inclinación y avance determina las características de la dirección.Sirven para unir la mangueta al eje delantero.


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El ángulo de salida viene dado por construcción del eje y no es regulablesino torciendo éste.

La combinación de avance y salida hace que la prolongación del eje del pivote

encuentre el terreno lo más próximo posible al centro de la base de apoyo de larueda, dando como resultado con esta cota el conseguir dar estabilidad a ladirección y ayudar a restablecer la posición del volante después de un giro,posición que puede ser recobrada sin intervención del conductor.

- Ángulo de caída: es el ángulo que forma la prolongación del eje de simetríade la rueda con el eje vertical que pasa por el centro de apoyo de la rueda.

Con un exceso de caída, los neumáticos se desgastan más por los bordesexteriores, y con una falta de caída, se degastan más por los bordes

interiores. El ángulo de caída positivo reduce el desgaste del mecanismo dedirección y facilita el manejo de la misma.

El ángulo de caída se consigue dando al eje de la mangueta una ciertainclinación respecto a la horizontal, este puede ser negativo (cuando larueda están más cercanas del chasis en su parte superior; caen hacia elexterior) o positivo (cuando la rueda está más separada del chasis en suparte superior; caen hacia el interior) dependiendo del fabricante.

- Convergencia y Divergencia: los planos verticales determinados por lasruedas delanteras no suelen ser paralelos. En los vehículos de propulsiónse compensa la tendencia de las ruedas delanteras a abrirse durante lamarcha, haciendo que las prolongaciones de sus ejes se corten por delantedel vehículo, lo cual significa que las ruedas son convergentes.

Dependiendo de los valores de los ángulos de salida, caída y avance, laconvergencia puede ser positiva (convergencia) o, más usualmente,negativa (divergencia)


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En los vehículos de tracción delantera, las ruedas tienden a cerrarse(divergencia) por lo tanto se las ubica abiertas para que en marcha se logreuna perfecta dirección. En los vehículos de tracción trasera se produce elefecto contrario.

La convergencia de dos ruedas se mide por la diferencia de distancias entrela parte anterior y la posterior de las llantas de dichas ruedas, fijándose conel vehículo parado. La convergencia puede ajustarse por los extremosroscados de la barra de acoplamiento. Las cotas de avance y salida afectanal pivote y la caída y convergencia afectan a la mangueta.

Influencias de las cotas sobre la dirección: aunque con cada una de las cotasdescritas se consiguen mejoras específicas, éstas están enlazadas entre sí de tal

manera que algunas veces se complementan y otras tienden a corregirsemutuamente.

Comprobación de cotas: el conjunto de cotas de avance, salida, caída yconvergencia es lo que da seguridad y suavidad a la conducción del vehículo,manteniendo el desgaste normal de los neumáticos.

Estando los ángulos de salida y caída en el mismo plano y puesto que el ángulode salida viene fijado por construcción, sólo en caso de torcedura de éste habráque comprobarlo (en la práctica se mida y comprueba el de caída o inclinación de

la mangueta), ajustándolo a su medida para compensar las pequeñas variaciones


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que haya tenido. Por tanto, salvo deformación aparente, carga excesiva o golpe,las cotas que deben comprobarse son:

- Avance

- Caída

- Convergencia

Se debe tener mucho cuidado de no dar golpes de refilón a las ruedas contra loscordones, piedras grandes, etc. Ya que no es fácil que la dirección se desarreglepor torceduras del eje, bielas o palancas, el ajuste se limitará, normalmente, a lainclinación (caída) y la convergencia.

Normalmente se debe mandar a comprobar la dirección una vez al año.

Los síntomas que denuncian alteración en las cotas son:

- Desgaste en las cubiertas más acentuado en la mitad de la banda rodaduraque en la otra:

1. en el lateral exterior de la banda de rodadura por causa de ángulo decaída excesivo.

2. en el lateral interior de la banda de rodadura por causa de ángulo decaída insuficiente.

- Desgaste en borde afilado:

1. hacia dentro del vehículo por causa de exceso de convergencia

2. hacia afuera del vehículo por causa de falta de convergencia.

Generalmente, ante cualquier anomalía en el desgaste de los neumáticos, serecomienda una revisión inmediata de la alineación del eje delantero.

Reglajes: independientemente de los ángulos o geometría de la dirección hay unreglaje que nos limita el giro de las ruedas al accionar el volante. Esta limitación seefectúa por medio de unos topes que van en las manguetas. Este reglaje viene

condicionado por el reglaje de la dirección hidráulica y sólo debe hacerse por eltaller.

Equi l ibrado de las ruedas: cuando las vibraciones de las ruedas se transmiten alvolante de la dirección puede ser por falta de equilibrado. Su centro de gravedadno coincide con el eje de giro.

Para el equilibrado de las ruedas se recurre a intercalar entre la llanta y elneumático unas pequeñas piezas de plomo (contrapesos) distribuidas por laperiferia.

El equilibrado debe ser estático y dinámico, con los neumáticos debidamenteinflados. Hay averías en las ruedas o en el sistema de frenado que influyennegativamente en el sistema de dirección.

Hay un defecto atribuible a varias causas, denominado “ Shimmy ”, que es unconjunto de movimientos oscilatorios sostenidos que se originan en la partedelantera del vehículo. Se detecta en las reacciones sobre el volante de dirección.Entre las causas posibles están:

- El desequilibrado de las ruedas delanteras.

- Una inclinación o caída excesiva

Precisamente por este orden, puesto que cada

una influye en las siguientes.


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- Unos neumáticos poco inflados o muelles o amortiguadores débiles.

- Cualquier causa que aumente el desvío de las ruedas que por su inerciaoscilan alrededor de su posición de marcha en línea recta.

Hay otro fenómeno en el que las ruedas pueden desplazarse sin deslizamientoaparente en una dirección, formando un cierto ángulo llamado “ Ángulo de deriva”.Es resultado de esto es que todas las ruedas son directrices apareciendo lostérminos subvirador 3 o sobrevirador 4. El resultado depende del valor relativo de lasderivas. Sobre el sistema de dirección también tiene influencia si el vehículo estávacío o con carga, sobre todo en aquellos vehículos en los que se modifique elpeso soportado por el eje donde están las ruedas directrices.

Funciones de los Pivote y las Manguetas:

- Los pivotes: son ejes sobre los que giran las ruedas. Unen a las manguetas

al eje delantero. Su inclinación y avance determinan las características dela dirección. Están unidos al eje delantero y al girar sobre su eje orientan alas manguetas hacia el lugar deseado.

- Las manguetas: son los ejes sobre los que giran cada rueda delantera.

El eje delantero suele terminar en unas horquillas que abrazan la articulación delpivote alrededor del cual giran y se orientan las manguetas, sobre las cuales giranlas ruedas delanteras mediante cojinetes o rodillos.

Prevención de averías:

DEFECTO CAUSA ¿QUÉ HACER?

La dirección es dura

Presión baja de losneumáticos

Falta de aceite

Suspensión en malestado

Angulo de caída

Verificar

Rellenar

Revisar y arreglar

Reglar

Reglar

3 Deriva de las ruedas delanteras4 Deriva de las ruedas traseras


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desigual

Demasiado ángulo deavance

Engranajeexcesivamenteapretado

Eje delantero,manguetas o pivotesfalseados

Articulaciones en malestado

Fallo en la asistenciahidráulica

Tensión incorrecta dela bomba

Aire en el sistema

Filtro sucio o averiado

Dirección defectuosa

Embolo de ayuda noestanco

Verificar

Reparar

Verificar y reparar

Reparar

Reparar

Reparar

Limpiar o reparar

Reparar

Reparar

La dirección se endureceal girar el volanterápidamente

La bomba nosuministra suficientecaudal

Aire en el sistema

Reparar

Reparar

La dirección tiende a irsehacia un lado

Inflado desigual de los

neumáticos delanteros

Desgaste desigual delos neumáticosdelanteros

Exceso o falla deconvergencia

Suspensión en mal

estado Angulo de caída

desigual en las dosruedas

Manguetas falseadas

Escape de fluido

Verificar y corregir

Corregir defecto

Ajustar

Reparar

Corregir

Reparar

Reparar

Holgura excesiva en el

volante de la dirección

Reglaje del engranaje

defectuoso

Reglar


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Desgaste de lasarticulaciones

Reparar

Dirección inestable

Falta de avance en elpivote

Equilibrado defectuoso

Reglar

Verificar

Oscilaciones en el puentedelantero (efectoShimmy)

Exceso de presión enlos neumáticos

Suspensión en malestado

Verificar

Reparar

Los neumáticos chillan altomar las curvas

Presión de inflado baja

Convergencia odivergencia excesiva

Elementos hidráulicosaveriados

Verificar

Reglar

Reparar

Ruidos al girar el volantede la dirección

Fallo en la bomba, cajao cremallera

Falta de engrase

Holgura en las rótulas

Reparar

Verificar

Reparar

Vibraciones en el volantea una determinadavelocidad

Holgura odesequilibrios en lasruedas delanteras

Reglar

Bomba ruidosa Falta de aceite

Aire en el aceite

Añadir

Reparar

Durante la marcha, seenciende la luz de avisodel circuito principal oauxiliar

Avería en la bomba

principal o auxiliar

Avería en la válvuladistribuidora, limitadorao indicadora de caudal

Reparar

Reparar

Dirección muy dura omuy suave

Latiguillos del cilindrode ayuda cambiadosde posición

Reparar


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SISTEMA DE SUSPENSIÓN: Concepto. Componentes. Clasificación de los diversossistemas de suspensión.

Concepto: se denomina así al conjunto de elementos elásticos que se interponenentre los órganos suspendidos (bastidor) y los no suspendidos (eje de las ruedas),a efectos de absorber las reacciones producidas en las ruedas por lasirregularidades del terreno, para conseguir comodidad, estabilidad y evitar roturasy desgastes.

Además de estos elementos, existen otros que tienen también una misiónamortiguadora de las irregularidades del terreno, como son los neumáticos (lo cualveremos más adelante).

Diversos tipos de suspensión: existen diferentes tipos de sistemas.

- Suspensión Mecánica: compuesta por elementos puramente mecánicos,tales como los muelles, ballestas, barras de torsión, etc., utilizadasnormalmente en los vehículos ligeros.

Los elementos de está deben ser suficientemente resistentes para que losesfuerzos a que se les someta no les produzcan deformaciones permanentes,altamente elásticos para que los elementos no suspendidos no pierdan contactocon lo calzada. Deben estar provistos de unos elementos amortiguadores quefrenen las oscilaciones de estos muelles, aumentando la estabilidad del vehículo.

Los elementos básicos de esta suspensión son:


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a) Muelles: son los elementos que recogen directamente la irregularidad(oscilaciones, vibraciones o movimientos vibratorios) absorbiéndola en forma dedeformación. Tienen buenas propiedades elásticas pero no absorben bien laenergía mecánica tendiendo a deformarse indefinidamente, mientras no hayaalgún sistema que lo impida.

Se distinguen 3 tipos de muelles:

1. Ballestas: es un muelle formado por una serie de láminas planas, de aceroespecial de alto coeficiente de elasticidad, y que tiene propiedades de elevadaresistencia. Es cada vez menos utilizado en los vehículos de turismos.

Las láminas u hojas (de distintas longitudes) están unidas entre sí por medio del“perno capuchino” y las abrazaderas que permiten el deslizamiento entre las hojas

al deformarse por la carga o irregularidades del terreno, mientras que las bridassujetan la ballesta al eje del vehículo. La hoja de mayor tamaño, situada en laparte superior, se denomina “hoja maestra” y va curvada en sus extremos

formando unos ojos, donde se montan unos casquillos de bronce para suacoplamiento al soporte del bastidor mediante unos pernos o bulones. Para que elfuncionamiento de estas articulaciones sea silencioso y no precise engrase, seusan los “silentblock5”.

El montaje de las ballestas puede ser longitudinal o transversalmente.

5 Es un bloque silencioso, antivibratorio, hecho de un material flexible, suele estar fabricado con caucho o

tejido de hilo de acero inoxidable, que le permite absorber vibraciones y choques que involucran componentes

mecánicos y la estructura sobre la que está apoyado. Al absorber los choques y las vibraciones elimina losruidos.


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2. Muelle Helicoidal: son utilizados en la mayoría de los vehículos de turismo,aunque cada vez menos, consisten en un arrollamiento helicoidal con varilla deacero elástico, generalmente, de forma circular.

Los muelles reciben esfuerzos de compresión, pero debido a su disposiciónhelicoidal trabajan a torsión. Su longitud no puede ser grande ya que apareceríantambién esfuerzos de flexión. Se pueden utilizar montajes mixtos de muelle yballesta.


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3. Barra de torsión: muy empleada actualmente en sistemas de suspensiónindependiente.

Su funcionamiento se basa en la resistencia que ofrece una barra de aceroelástico, impidiendo las oscilaciones transversales del bastidor, si fijada al bastidorpor un extremo se le somete en el otro extremo a un esfuerzo de torsión (giro). Labarra tenderá a retorcerse, oponiéndose al giro, pero una vez finalizado elesfuerzo recuperará su forma inicial, es decir, actúa de forma parecida alfuncionamiento de los muelles.

Las barras de torsión pueden tener sección cuadrada o cilíndrica, siendo lacilíndrica la más utilizada. Su fijación se realiza mediante un cubo estriado. Su

montaje es realizado fijando un extremo al chasis y en el otro se sitúa una palancasolidaria a la barra. El extremo libre de la palanca va unido al eje de la rueda.Cuando la rueda sube o baja, en la barra se produce un esfuerzo de torsión, cuyadeformación elástica permite el movimiento de la rueda.

El montaje de esta puede ser longitudinal o transversalmente.


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b) Amortiguadores: son los elementos encargados de absorber las oscilaciones ovibraciones de los muelles y las ballestas de la suspensión, disminuyendo suamplitud y frecuencia, es decir, los amortiguadores son dispositivos que, sin

impedir el movimiento del muelle, lo frenan, reduciendo su amplitud y el número desus oscilaciones, impidiendo que las irregularidades del terreno o lasinestabilidades del vehículo se transmitan en su totalidad al chasis, garantizandola comodidad de los ocupantes y la estabilidad de la carga.

Cuando los muelles oscilan excesivamente es debido al mal funcionamiento de losamortiguadores por no cumplir su cometido.

El amortiguador más utilizado es el hidráulico telescópico.


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c) Barra Estabilizadora: tiene la misión de garantizar la estabilidad del vehículocuando éste, debido a las irregularidades del terreno o a las curvas, tiende aperder dicha estabilidad.

La barra estabilizadora se monta en los dos ejes, es de acero elástico y su

montaje se realiza fijando sus dos extremos a los soportes de suspensión de lasruedas.

Al tomar una curva, se produce una inclinación hacia unos de los laterales delvehículo debido a la fuerza centrífuga, sobrecargando las ruedas exteriores yelevando las interiores, lo cual puede producir un vuelco si ello es excesivo. Estocreo un momento de torsión en la barra estabilizadora, la cual absorbe el esfuerzooponiéndose a que esto ocurra e impide que la carrocería se incline hacia un lado,manteniéndose estable. Lo mismo ocurre cuando una de las ruedas encuentra unbache u obstáculo.


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- Suspensión Hidráulica: compuesta por una unidad hidráulica para cada unade las ruedas y fijada al chasis, que desempeña las funciones de losmuelles y de los amortiguadores.

- Suspensión Oleoneumatica: compuesta por un sistema mixto de elementoshidráulicos y neumáticos.

- Suspensión Neumática: compuesta por fuelles o cojines de aire comprimidoque colaboran con los elementos mecánicos como las semiballestas, barrasde reacción, tirantes, etc., utilizada en los vehículos pesados.

Esta suspensión se está empleando mucho en los grandes camiones por resultarmuy robusta y a la vez suave en su adaptación a las irregularidades del terreno,sustituyendo la labor básica de las ballestas, por la acción de unos fuelles ocojines de aire (neumáticos), colocados sobre los ejes, generalmente traseros, y aveces también en el delantero.

Cojinetes o Fuelles neumáticos: en el resorte neumático hay un émbolo montadosobre el eje de las ruedas o brazos de la suspensión de las mismas, un diafragmade caucho y una placa de cierre, unida al bastidor. Al oscilar las ruedas, el émbolose desplaza variando la altura del diafragma y produciendo un aumento depresión, con lo que el muelle tiende a recuperarse. Cuando más se infle el resortemás carga podrá soportar, hasta un cierto límite.

El fuelle neumático está colocado en el eje trasero sostenido por el soporte. La

parte superior del cojín queda anclada a una hoja de ballesta que tiene sus


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anclajes. El conjunto de las barras de reacción establece el control en lasaceleraciones y en las deceleraciones del eje y el amortiguador y colabora en laestabilidad del conjunto mecánico de la suspensión.

Existe el caso de la utilización de un solo cojín o fuelle neumático por cada lado

del eje y también de dos, dependiendo del fabricante del vehículo.

Circuito de aire comprimido: la acción llevada a cabo por los cojines o fuellesneumáticos comporta un control constante del aire comprimido que se halla dentrode ellos, lo que hace posible que se pueda adaptar la suspensión a diferentesestados de carga, reparto de pesos entre ambos lados del mismo eje y a laposibilidad de elevar hasta un determinado nivel el bastidor del vehículo medianteuna serie de válvulas.

Circuito de alimentación: la suspensión neumática pura no emplea líquido, sino

sólo aire. El motor mueve un compresor que almacena aire a presión en undepósito. La alimentación se realiza a través de una válvula de nivelación quepermite mantener la presión adecuada dentro del diafragma, en función de lacarga, firme, etc.

Compensadores de nivel: una de las características fundamentales por lo que estesistema es muy interesante es su capacidad de conservar siempre el mismo nivelde la plataforma, independientemente de la carga y su situación en el vehículo quela transporte.


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Cuando aumenta la carga se produce una reacción en la válvula de nivel mediantela cual queda establecido un ligero aumento en la presión interna de los fuelles(resortes) neumáticos, de modo que éstos compensan automáticamente elhundimiento que la mayor carga produce, por las razones que sean, recuperandoel nivel del vehículo como si estuviera descargado, razón por la cual el vehículo no

se ladea.

Tipos de sistemas de suspensión: para una mejor compresión e interpretaciónlo dividiremos entre suspensión delantera y/o suspensión trasera.

Suspensión Delantera: mayoritariamente los vehículos están dotados desuspensión independiente en el eje delantero, que elimina el peso nosuspendido respecto al eje rígido. También aumenta el contacto de lasruedas en cualquier terreno, permitiendo aumentar la flexibilidad de losresortes sin temor al cabeceo.

Son muchos los sistemas empleados actualmente, destacándose los siguientestipos:

a) Suspensión por trapecio articulado: conformado por 2 brazos triangulares quese articulan por su base a la carrocería o a la traviesa o eje delantero de lasuspensión, y por su vértice a los brazos del pivote y mangueta, los cualessoportan la rueda delantera y el cubo, articulándose al resto por medio de rótulas.Un tirante absorbe los esfuerzos de frenado.

Entre uno de los brazos y la carrocería se interponen un muelle (resorte helicoidal)

y un amortiguador, con objeto de absorber las irregularidades del terreno.

Los brazos no son paralelos ni de igual longitud, siendo más corto el superior, conlo cual, al subir y bajar la rueda, no conserva su verticalidad, dado que se inclinaligeramente hacia adentro, lo que mejora el comportamiento en las curvas.

b) Suspensión tipo “Mac Pherson”: muy utilizada actualmente. Consta de un brazoúnico, tirante diagonal y de un soporte telescópico en cada rueda delantera.

La mangueta forma parte de la mitad inferior del soporte telescópico. Este soportegira al hacerlo la dirección y se une a la carrocería por medio de un elementoelástico. Por debajo, una rótula lo une al brazo inferior.

En este sistema la carrocería ha de ser verdaderamente resistente en la fijación delos soportes, con objeto de absorber los esfuerzos transmitidos por la suspensión.


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Suspensión trasera: entre las suspensiones traseras se destacan lassiguientes:


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a) Suspensión con eje rígido (“Hotchkiss”): sistema empleado en los vehículos depropulsión, constando de un eje rígido con ballestas en sus extremos.

El extremo anterior de cada ballesta se monta un cojinete y el posterior se une a lacarrocería o chasis por medio de una articulación. El grupo cónico-diferencial,

palieres y cubos, constituyen una sola unidad.

b) Suspensión de semiejes oscilantes: La peculiaridad de este sistema que semuestra 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 alrededorde una articulación (3) próxima al plano medio longitudinal del vehículo.

Este tipo de suspensión no se puede usar como eje directriz puesto que en elmovimiento oscilatorio de los semiejes se altera notablemente la caída de lasruedas 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 deuna sola articulación mostrada en la figura inferior. Esta suspensión es utilizadapor Mercedes Benz en sus modelos 220 y 300. La ventaja que presenta es que elpivote 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 elotro (4) se mueve a través de una articulación (6) que permite a su vez undesplazamiento de tipo axial en el árbol de transmisión. El sistema también cuentacon dos conjuntos muelle-amortiguador (7).


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c) Suspensión independiente: considerada la suspensión estando unidas entre sí,dos a dos, formando 2 ejes rígidos (delantero y trasero), tiene la misión deconseguir la amortiguación del bastidor sobre dichos ejes. Sin embargo, si unarueda encuentra en el camino un obstáculo, al salvar su oscilación, repercute en laotra a través de la rigidez de los ejes.

Para salvar este inconveniente, se recurre a hacer independientes las ruedas, pormedio de la suspensión llamada por “ruedas independientes”. De esta forma no secomunican mutuamente las vibraciones y choques que sufren, sino quepermanecen más en contacto con el suelo, cualesquiera que sean las oscilaciones

del bastidor.En la suspensión independiente de las ruedas, se sustituye el eje rígido por unconjunto de brazos articulados. Este sistema permite a cada una de las ruedasconservar su eje vertical a pesar de las irregularidades del terreno. Disminuye elpeso de los elementos no afectados por la suspensión.

En comparación con el eje rígido, la suspensión independiente de cada ruedareduce las masas no amortiguadas y limita las desviaciones de la ruedaimpactada, de modo que se mejora la adherencia al suelo en las calzadas en malestado y en las curvas.

Dependiendo de si el vehículo es de tracción o propulsión, la suspensiónindependiente puede ser de los siguientes tipos:

- De trapecios articulados

- De semiejes estabilizadores


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- De brazo arrastrado: Este tipo de suspensión independiente se caracterizapor tener dos elementos soporte o "brazos" en disposición longitudinal quevan unidos por un extremo al bastidor y por el otro a la mangueta de larueda. 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 cuyasdiferencias estriban fundamentalmente en cuál es el eje de giro del brazo tirado enel anclaje al bastidor y cuál es el elemento elástico que utiliza.

En la figura inferior se muestra como los brazos tirados pueden pivotar de distintasformas: en la figura los brazos longitudinales pivotan sobre un eje de giroperpendicular al plano longitudinal del vehículo. Este tipo de suspensión apenasproduce variaciones de vía, caída o avance de la rueda. En la figura de la

izquierda pivotan los brazos sobre ejes que tienen componentes longitudinales, esdecir sobre ejes oblicuos al plano longitudinal del vehículo. A esta última variantetambién se la conoce como "brazos semi-arrastrados" y tiene la ventaja de que noprecisa estabilizadores longitudinales debido a la componente longitudinal quetiene el propio brazo o soporte. Aquí las variaciones de caída y de vía dependende la posición e inclinación de los brazos longitudinales por lo tanto, permite quese varie durante la marcha la caída y el avance de las ruedas con lo que se mejorala estabilidad del vehículo. En cuanto al tipo de elementos elásticos que se utilizanen estas suspensiones, se encuentran las barras de torsión y los muelles.

- De brazo semiarrastrado: sistema en el que los pivotes del brazo sonoblicuos al eje longitudinal del vehículo, no formando ángulo recto con él,manteniéndose las ruedas en posición al mismo tiempo que se les permiteun movimiento de subida y bajada.


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Sistemas especiales de suspensión

Suspensión conjugada: es la que enlaza las ruedas delanteras y las traseras,generalmente las de un mismo lado, en sus oscilaciones, es decir, un sistema enque los elementos de la suspensión del eje delantero están intercomunicados con

los de la suspensión del eje trasero, reduciéndose el cabeceo del vehículo ymanteniéndolo inclinado en cualquier posición de las ruedas, lo que se traduce encomodidad para los ocupantes. El sistema más importante es el “Hydrolastic”(hidráulico).

Sistema Hydrolastic: en este sistema cada una de las ruedas posee una unidadhidráulica de suspensión que desempeña las funciones de muelle y deamortiguador y va fijada al chasis. En su interior y en uno de sus extremos llevauna masa cónica de caucho que hace las funciones de muelle. El otro extremo secierra mediante un diafragma, en el que apoya un émbolo conectado a los brazos

de la suspensión.

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 ellosno produzcan deformaciones permanentes.

A su vez, deben ser muy elásticos, para permitir que las ruedas se adaptencontinuamente al terreno sin separarse de el. Esta elasticidad en los elementos deunión produce una serie de oscilaciones de intensidad decreciente que no cesanhasta que se ha devuelto la energía absorbida, lo que coincide con la posición de


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equilibrio de los elementos en cuestión; dichas oscilaciones deben seramortiguadas hasta un nivel razonable que no ocasione molestias a los usuariosdel 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 lacarga, mientras que un muelle duro tiene menor recorrido y mayor numero deoscilaciones. Este mismo efecto se manifiesta al variar la carga que gravita sobreel muelle.

Influencia de la carga en la suspensión

Si en los vehículos las cargas fueran constantes resultaría fácil adaptar unasuspensión ideal, pero como esto no se da en ningún caso (al ser la cargavariable, especialmente en vehículos de transporte) los elementos elásticos debencalcularse 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 cuandoaquel aumenta; si se calcula para el peso máximo, entonces resulta dura cuandoel vehículo marcha en vacío o con poca carga.

Prevención de averías:

DEFECTO CAUSA ¿QUÉ HACER?

Suspensión muy blanda

Muelle cedidos

Mal estado de losamortiguadores

Reemplazar

Sustituir

Suspensión muy dura Mal estado de los

muelles o barras Sustitución

El vehículo cabecea

Amortiguadoresgastados

Muelles delanteros

gastados

Sustituir

Sustituir


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El vehículo se inclinahacia adelante

Muelle averiado

Ballesta rota

Barra de torsión mal

Avería sistemahidráulico, neumáticoo hidroneumático

Reponer

Cambiar

Reponer Reparar

Ruidos y golpes en laparte delantera

Cojinetesdefectuosos

Pivotes y casquillos,dirección mal

Amortiguadorgastado

Barras o gomasgastadas

Brazo de suspensióndefectuoso

Articulaciones flojas

Silentblock en malestado

Cambiar

Cambiar

Cambiar

Cambiar

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Apretar

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Mecánica Automotriz - Unidad 4

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