Suspensión independiente

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Suspensión independiente por dobles triángulos delanteros y multilink trasero en el Mercedes-Benz C111 experimental

La suspensión es junto con los neumáticos el único componente que separa a los ocupantes del vehículo de la carretera. Está constituida por un sistema de resortes metálicos, o menos frecuentemente de goma, neumáticos o magnéticos, que aíslan de las irregularidades de la carretera a la carrocería, cuyas oscilaciones son detenidas por medio de amortiguadores, generalmente hidráulicos, que transforman la energía cinética en calorífica.

Adicionalmente, la suspensión de casi todos los vehículos utiliza una serie de elementos estructurales que accionan resortes y amortiguadores guiando a las ruedas en su recorrido. Este conjunto de elementos verticales (pilares o conjuntos muelle-amortiguador) u horizontales (brazos-denominados triángulos o trapecios en función de sus anclajes a la mangueta y al chasis-), da lugar junto con los elementos auxiliares de control (tirantes, barras estabilizadoras, barra Panhard o mecanismo de Watt, etc) a los diferentes sistemas de suspensión.

Suspensión independiente[editar]

El término Suspensión independiente se refiere a cualquier sistema de suspensión de automóvil que permita el desplazamiento vertical de una rueda sin afectar al resto de las ruedas de su eje. En este sentido su funcionamiento se opone al de los sistemas dependientes como el eje rígido o el eje De Dion en los que las ruedas de ambos lados están sólidamente enlazadas, afectando necesariamente el desplazamiento de una rueda a la otra. En cualquier caso, tanto en suspensiones dependientes como independientes es habitual conectar indirectamente las ruedas de un mismo tren con barras estabilizadoras, mecanismos capaces de limitar la inclinación de la carrocería mediante la transmisión a las ruedas interiores de parte de la fuerza de compresión ejercida por la fuerza centrífuga sobre las exteriores.

Ventajas frente a las suspensiones no independientes[editar]

Tradicionalmente los sistemas de suspensión independiente requieren un esfuerzo de ingeniería adicional, un gasto en desarrollo importante y en el caso de los ejes de propulsión unos mayores costes de fabricación frente a las transmisiones convencionales. A cambio aportan dos grandes ventajas desde el punto de vista de la dinámica de vehículos; por un lado permiten que cada rueda trabaje sin verse afectada por el desplazamiento de las demás y por otro reducen drásticamente la masa no suspendida, características que redundan en un mayor confort para los ocupantes y un mejor comportamiento del vehículo.

En el tren delantero las suspensiones independientes pronto se universalizaron por su positiva influencia en el comportamiento de la dirección. La elevada masa no suspendida de los ejes rígidos directrices los hace muy sensibles a cualquier desequilibrio en las ruedas, susceptible de provocar "shimming" (zigzagueo con pérdida de capacidad direccional) por los rebotes a los que se ve sometido el eje. Para evitarlo los vehículos con eje rígido delantero requieren continuos equilibrados y el uso de amortiguadores de dirección, complicaciones evitadas en gran medida con los primeros sistemas de suspensión delantera independiente.

En el tren trasero las primeras suspensiones independientes distinguieron a marcas como Tatra o Mercedes-Benz. Su popularización sin embargo se debe a la aparición de vehículos con motor trasero, en los que el conjunto trasero fijado al chasís obliga a utilizar semiejes articulados para permitir el movimiento de las ruedas. En vehículos con motor delantero y propulsión trasera su difusión fue mucho más lenta debido a los problemas de guiado del tren propulsor al que se enfrentaron los primeros sistemas independientes. En contraposición los sistemas de suspensión dependiente mantienen en todo momento la superficie de rodadura en contacto con la carretera de modo natural, razón por la que muchos de estos sistemas se mantuvieron en vehículos de prestigio hasta bien entrados los años 80. En la actualidad se siguen utilizando en el tren trasero de algunos vehículos de tracción delantera de bajo coste.

Tipos[editar]

Pilar Deslizante[editar]

Pilar deslizante en un Morgan.

Fue el primer tipo de suspensión independiente utilizado en ejes directrices, empleado ya en 1898 por la compañía Decauville, Lancia fue el último fabricante de gran serie en utilizarlo, con el Lancia Appia como último exponente ya en la década de 1950. En la actualidad se utiliza en vehículos recreativos y en algunos modelos de la marca Morgan .

A diferencia de todos los sistemas de suspensión desarrollados posteriormente no estaba basado en brazos transversales ni longitudinales sino que era la evolución de un pivote de dirección -kingpin trunnion-, adaptado para permitir su deslizamiento sobre un pilar vertical. Constaba de dos ejes rígidos superpuestos, unidos en sus extremos por dos pilares verticales en los que se instalaba el mecanismo deslizante que soportaba el pivote de dirección y comprimía el resorte y amortiguador. Otras variables emplearon una ballesta transversal como resorte que actuaba de eje superior, o un solo eje rígido con los pilares en sus extremos en forma de H mayúscula.

Sus principales ventajas estaban en su simplicidad y en la similitud con los ejes rígidos, lo que permitió su fácil adaptación a vehículos con chasis separado de la carrocería. Sin embargo el nulo ángulo de caída de las ruedas a lo largo del recorrido de la suspensión, adecuado para terrenos accidentados y bajas velocidades, provocaba que los ejes y pilares fijados a la carrocería transmiteran la inclinación a las ruedas, haciendo el sistema inadecuado para ejes motrices que requieren un sistema capaz de variar el ángulo de caída, como por ejemplo el eje oscilante. Este motivo, junto al hecho de que la vía o distancia entre el centro de las dos ruedas del tren variase notablemente a lo largo del recorrido de la suspensión, originó su paulatina sustitución por sistemas basados en brazos.[1]

Suspensión Dubonnet[editar]

Suspensión Dubonnet; el conjunto muelle/amortiguador gira libremente sobre un pivote de dirección en un extremo, mientras que la biela de suspensión se articula sobre el otro.

Sistema empleado durante las décadas de 1930 y 1940, se trataba también de la modificación de un eje rígido delantero, al que podía sustituir fácilmente en vehículos con chasis independiente de la carrocería.

Diseñado por el prolífico ingeniero francés André Dubonnet, alcanzó su máxima expansión cuando General Motors compró la patente y lo adaptó bajo el nombre Knee-action Ride inicialmente como opción y luego de serie en los Chevrolet y Pontiac como alternativa a los dobles triángulos de sus otras marcas. El sistema, precursor en la introducción de brazos longitudinales, colocaba las vástagos de las ruedas en el extremo de unas bielas similares a las del mecanismo de pedaleo de una bicicleta, tiradas -trailing links- o empujadas -leading links- en el sentido de la marcha según el fabricante. Mediante un mecanismo de manivela, cada biela comprimía un conjunto de muelle y amortiguador bañado en aceite y encapsulado en un contenedor fijado a un pivote de dirección.

De este modo se reducía al mínimo la masa no suspendida procedente de la suspensión/dirección -únicamente bielas, tambores de freno y la propia rueda- y se conseguía que las barras que accionaban los pivotes de dirección se conectaran directamente, sin el complicado varillaje de los sistemas de la época, por lo que no estaban sujetas a ningún movimiento que debiera absorber la suspensión. Como resultado el tacto de conducción era más refinado que el de los primitivos sistemas planar o double wishbone sin rótulas de sus rivales, con una dirección sin holguras, que hacía imperceptibles las vibraciones al volante.

Sin embargo el sistema no estaba exento de problemas. Dinámicamente su reducidísima masa no suspendida y la elevada relación de palanca con la que trabajaban los conjuntos, hacían al sistema propenso a oscilar armónicamente, provocando "shimming" (zigzageo con pérdida de capacidad direccional) bajo determinados tipos de ondulaciones continuadas propias de las carreteras de la época. Por otra parte su funcionamiento requería un control exahustivo del nivel de aceite de conjuntos, al que muchos usuarios no estaban acostumbrados. Finalmente la aparición de las manguetas de dirección con rótulas supuso una mejora sustancial en la interacción de los sistemas de dirección y suspensión, permitiendo la estandarización de las suspensiones basadas en dobles triángulos que forzaron su desaparición. Su última aplicación en un vehículo convencional fue probablemente el Vauxhall Velox de 1948, retorno de tecnología de preguerra del grupo G.M a su filial inglesa, utilizándose después en algunos microcoches como el BMW 600. Los lever shockers- amortiguadores de palanca accionados por mecanismos de manivela- no fueron definitivamente sustituidos por amortiguadores telescópicos hasta muchos años después, siendo quizá el Morris Marina su último usuario.

Dobles triángulos[editar]

Ejemplo de suspensión clásica con triángulos superpuestos in-wheel en funcionamiento

Desde el punto de vista de la geometría de suspensión, la suspensión por triángulos superpuestos – también conocida como doble horquilla o double wishbone en países de habla inglesa – se ha considerado tradicionalmente como el sistema ideal, utilizado desde antes de la aparición de muchos de los otros sistemas. Empleada por primera vez en los años 30 por Packard y por las marcas de General Motors Cadillac, buick y Oldsmobile, se populariza tras la segunda guerra mundial en las primeras suspensiones independientes de Ford (1949), así como en el grueso de la producción de los grupos Chrysler y G.M tras el abandono del sistema Dubonnet. En Europa este tipo de suspensión fue introducido por Citröen ya en el Rosalie y posteriormente en el Traction, mientras que Fiat lo utiliza por primera vez en el Fiat 1400/1900 también en sustitución del sistema Dubonnet, adaptándose posteriormente por prácticamente todos los fabricantes mundiales.

Suspensión mediante dobles triángulos de barra alta; la mangueta se extiende fuera de la llanta

El sistema consiste en dos brazos transversales superpuestos, ambos de forma triangular similar a una "A" mayúscula y un elemento sobre el que se articula el movimiento de la rueda, inicialmente un pivote de dirección, posteriormente sustituidos por manguetas. El resorte y el amortiguador son comprimidos entre el brazo inferior y el chasis del vehículo, mientras que el cubo de la rueda está fijado a la mangueta, conectada por rótulas a los vértices de los brazos, formando un paralelogramo deformable con estos y con el propio chasis que actúa de lado fijo. Geométricamente esta disposición tiene la cualidad de permitir que los desplazamientos verticales de la mangueta sean prácticamente rectos, pudiendo además inducirse la caída deseada en función de la diferencia de longitud entre ambos brazos.

Para que el sistema sea capaz de controlar las fuerzas de reacción en aceleración o frenado, es imprescindible que el anclaje de los brazos al chasis sea doble, siendo la articulación sobre la mangueta generalmente única en suspensiones delanteras y doble en traseras dando lugar a triángulos y trapecios superpuestos respectivamente.

La articulación o articulaciones sobre la mangueta tradicionalmente quedan dentro del hueco disponible en la llanta (in-wheel layout), lo que condiciona la separación de los brazos y sobrecarga el trabajo de las articulaciones para controlar el par de reacción, por lo que se suelen utilizar tirantes de reacción. Alternativamente se han desarrollado las suspensiones con triángulos de "barra alta", en este sistema presente en muchos diseños actuales la mangueta se expande paralela al amortiguador fuera del cubo de la rueda, desligando la separación entre triángulos del diámetro de la llanta.

Existen múltiples variaciones del sistema colocando muelle y/o amortiguador sobre el triángulo superior, utilizando cualquier combinación de brazos y triángulos e incluso empleando el semieje de la transmisión como brazo. Cuando los brazos o triángulos son de desigual longitud -SLA short long arm en inglés- el sistema se denomina trapecio articulado en referencia a la forma geométrica que adopta el paralelogramo deformable cuando el brazo superior es más corto, lo que es común para forzar a las ruedas exterior e interior a adoptar caídas negativa y positiva respectivamente.

En la actualidad su uso es muy limitado por generalización del sistema Mcpherson en el tren delantero de vehículos con motor transversal y del sistema multilink (un derivado de los dobles triángulos) en vehículos con motor longitudinal, manteniéndose en el tren delantero de algunos modelos de los grupos PSA y Fiat/Chrysler. En el tren trasero también ha evolucionado en distintos tipos de sistemas multilink, hasta el punto que incluso el Honda Civic, defensor a ultranza del sistema durante décadas lo abandonó en su séptima generación en favor del multilink reactive-link double wishbone, para pasar al eje torsional en las versiones europeas de las siguientes generaciones.

Ballestón Transversal[editar]

Ballestón transversal con doble apoyo en un Chevrolet Corvette

Sistema ya utilizado por la pionera Sizaire-Naudin en sustitución del pilar deslizante, fue popularizado por la compañía Studebaker bajo la denominación Planar Suspension, siendo después adaptado en el tren delantero de los Willys-Overland Jeepster 2WD. Posteriormente fue muy utilizado por Fiat tanto en el tren delantero de sus populares todo atrás – Fiat 500, Fiat 600, etc– como en el tren trasero en sus primeros vehículos de tracción delantera, manteniendose hasta bien entrados los años 80 en el Fiat Ritmo y sus derivados. Actualmente lo utiliza el Chevrolet Corvette, la marca Smart y varios modelos de Volvo como el XC-90.

Muchos diseños de suspensión independientes han utilizado ballestas transversales. En su concepción clásica el sistema es básicamente una evolución de una suspensión por triángulos superpuestos, en la que los brazos superiores -como en ambos tenes del AC Cobra- o inferiores -como en la suspensión delantera del Seat 600- son sustituidos por una ballesta dispuesta transversalmente que actúa simultáneamente de brazo y de resorte. La ventaja del sistema está en bajar el centro de gravedad del vehículo, reduciendo peso y volumen y garantizando un buen control sobre los ángulos caída, jugando con la posición del trapecio y la ballesta.

Alternativamente se puede utilizar la ballesta como mero resorte. En este caso puede acoplarse a uno de los brazos, generalmente el inferior, en un sistema convencional de dobles triángulos, caso de la suspensión trasera del Chevrolet Corvette desde 1963 o al único brazo de un sistema McPherson, utilizándose entonces como guía superior únicamente el amortiguador como en el tren trasero del Fiat 128 y derivados.

La sujección de la hoja de la ballesta tradicionalmente se hace firmemente por el centro, actuando en la práctica como dos ballestas cuartoelípticas independientes, de modo que el desplazamiento de una rueda no afecta a la otra. Fiat sin embargo utilizó un sistema de apoyo en dos silentblocks rectangulares de goma, que dividían la ballesta en tres partes, dos de las cuales actuaban como resortes, cada una aislada de la otra y una zona central comunicada con ambas con función estabilizadora. El Corvette también utiliza un doble apoyo flexible desde la generación de 1984.

Si bien la mayoría de las aplicaciones utilizaron ballestas multihoja de acero, diseños más recientes de fabricantes como Volvo o el Corvette a partir de 1981 utilizan fibra de plástico reforzado (FRP, fibra de vidrio) que reduce peso y elimina la fricción entre ballestas en comparación con un sistema multihoja metálico.[2][3]

Ejes Oscilantes[editar]

Fue el primer sistema independiente utilizado en ejes motrices, empleado desde los años 20 en los automóviles Tatra y popularizado a partir de la siguiente década en las supensiones traseras de Mercedes-Benz . Tuvo su apogeo con la difusión de vehículos con motor y propulsión trasera como el Escarabajo o el 4/4, limitándose después a algunos vehículos deportivos como el Triumph Spitfire o el Pontiac Tempest. Menos común, también se utilizó en ejes motrices delanteros, caso del raro Lightburn Zeta y en ejes no motrices como el Twin I-Beam de Ford.

Característicos efectos de variación del ángulo de caída a lo largo del recorrido de suspensión y disminución de vía al izar el vehículo
Ejes oscilantes. Caídas inducidas por la inclinación de la carrocería

Originariamente consistía en un eje rígido motriz modificado mediante la fijación al chasis del diferencial y la introducción de articulaciones entre éste y las trompetas [2], utilizando las ballestas, barras de torsión o brazos longitudinales para el guiado longitudinal del tren. Las trompetas que contenían los semiejes actuaban de brazos transversales, comprimiendo resorte y amortiguador y portando la rueda a la que se acoplaban perpendicularmente sin ninguna articulación. De este modo se conseguía no solo el movimiento relativo de las ruedas, sino también que el pesado diferencial -o el conjunto motor cambio en los vehículos con motor trasero- pasara a formar parte del peso suspendido del vehículo. Los dos semiejes estaban unidos al diferencial mediante juntas juntas cardánicas, sobre las que oscilaban formando un arco que forzaba a las ruedas a variar su caída a medida que seguían el recorrido de la suspensión. Esta característica suponía una importante ventaja de cara a la geometría de la suspensión, pues en curvas la inclinación del diferencial solidario con la carrocería, inducía caída negativa en la rueda exterior donde se estaba produciendo el apoyo y positiva en la interior, de modo que toda la superficie de rodadura permanecía en contacto con la carretera.

El sistema proporcionaba buenos resultados en terreno bacheado, hacía posible el uso de motores traseros e inducía caídas óptimas de modo natural, por lo que obtuvo una gran difusión hasta los años 50 del pasado siglo. Sin embargo en vehículos ligeros producía un efecto indeseable conocido como "tuck under" -meterse debajo-, que en casos extremos provocaba el vuelco del vehículo en curvas tomadas a cierta velocidad. Este efecto se debe a que a diferencia de otros sistemas no se utilizan brazos para enfrentarse a la fuerza lateral que empuja la parte inferior de las ruedas exteriores hacia el interior de la curva, sino que es simplemente la inclinación del diferencial respecto al semieje la que mantiene a este paralelo a la carretera. Como resultado, cuando la fuerza lateral superaba el peso del vehículo, la rueda exterior pasaba súbitamente a adquirir caída positiva apoyándose sobre su flanco -tuck under-, lo que inclinaba el semieje al que estaba unida perpendicularmente, provocando simultáneamente la elevación de la carrocería y la disminución de la vía trasera.[4]

Para evitar este problema surgieron sistemas de compensación de caída, que se enfrentaban a la fuerza lateral conectando la parte inferior de las ruedas con el diferencial mediante una ballesta transversal. Por ejemplo el Chevrolet Corvair de 1964 incorporó el sistema tras la publicación del libro Unsafe at any Speed que ponía en cuestión su seguridad, para terminar adoptando juntas cardánicas en la rueda un año después.

Diagonal Swing Axle. La convergencia se mantiene constante cuando los ejes geométricos de anclaje de los triángulos se cruzan a la altura de la rueda

Mercedes-Benz, por su parte siguió un camino totalmente distinto a la hora de sustituir el tren de ejes oscilantes convencional que venía empleando desde su debut en el Mercedes-Benz W-15 de 1931. El nuevo tren denominado Low-pivot Swing-Axle, fue presentado en los "Ponton" de seis cilindros Mercedes-Benz W-180 (1954) y su uso se extendió a toda la gama Ponton y "Colas" W-110/111/108/112 [3]. Estaba guiado por un par de brazos tirados y utilizaba un único punto de pivote común para los dos semiejes, por lo que el diferencial estaba unido a una de las trompetas formando parte de la peso no supendido. A cambio este único punto de pivote se desplazaba a una articulación bajo el diferencial, montada en un receptáculo en forma de horquilla que era el que se unía a la carrocería del vehículo, consiguiendo rebajar el centro de balanceo crítico en estas suspensiones. Posteriormente se añadió un muelle espiral de compensación que mantenía las mitades del eje alineadas, evitando que el semieje corto al verse descargado en el interior de la curva adquiriese caída negativa.

El sistema fue a su vez sustituido a partir de 1968 por el nuevo tren Diagonal Swing-Axle de los W-114/115 "Stroke 8". Su denominación aludía a una característica geométrica; los semiejes de cualquier sistema describen un cono en lugar de un arco cuando la rueda es guiada por brazos longitudinales, lo que modifica la convergencia salvo que se use este tipo de geometría común en las suspensiones por ejes oscilantes -ver diagrama-. Sin embargo el sofisticado tren de Mercedes montaba semiejes articulados en ambos extremos a semejanza de las suspensiones por brazos tirados de anclaje oblicuo que se empezaban a popularizar entre los vehículos de propulsión trasera. La denominación "swing axle" en cualquier caso permitía homogeneizar la gama, no poniendo en evidencia a la suspensión de la Clase S contemporánea (W108), fiel al antiguo tren low-pivot swing axle. El nuevo tren se montó posterioremente en el Mercedes Benz W123 y en dos generaciones de clase S (W116 y W126).


En la actualidad los ejes oscilantes no se utilizan en automóviles convencionales, estando restringido su uso a algunos vehículos recreativos y de obras públicas y especialmente a la gama de vehículos pesados del fabricante checo Tatra .

Ruedas tiradas/Brazos tirados oblicuos[editar]

Un eje trasero con brazos tirados y barras de torsión similar al de los Renault 4 y Renault 5
Un eje motriz con brazos tirados, nótese el anclaje oblicuo de los triángulos para inducir caída al inclinarse la carrocería

Fue uno de los sistemas más populares y su uso no es exclusivo de las suspensiones independientes, utilizándose también para guiar ejes oscilantes o ejes rígidos en algunos tipos de transmisión. En suspensiones independientes se utiliza ocasionalmente en el tren delantero –caso de los brazos longitudinales superpuestos del Volkswagen Escarabajo– y principalmente en el trasero de todo tipo de vehículos, desde muchos "todo atrás" –como en el seat 600[5]​ o en el Simca 1000-, hasta en casi todos los vehículos de propulsión trasera de las décadas de 1970 y 1980 o en el tren trasero de muchos de vehículos de tracción delantera de esa época –particularmente franceses en combinación con barras de torsión–. En la actualidad el sistema ha sido sustituido por sistemas multilink en ejes motrices y por ejes torsionales en vehículos de tracción delantera.

El este caso también se utilizan solo dos brazos o triángulos inferiores que comprimen muelle y amortiguador contra el chasis del vehículo o su propio subchasis, la novedad es que los brazos son longitudinales, por lo que el arco que describen las ruedas siguiendo el recorrido de la suspensión no afecta al caída. En vehículos de tracción delantera el vástago o cubo de la rueda está unido directamente al brazo, sin necesidad de mangueta ni de mecanismos de control lateral del tren salvo excepciones -como con las bieletas de posicionamiento del Peugeot 206 RC-. En vehículos de propulsión trasera los semiejes generalmente cuentan con juntas en ambos extremos, sustituidas habitualmente por un flector en la rueda y patines a la salida de la caja de cambios en vehículos con motor trasero como en los Fiat "todo atrás". Cuando el eje está acoplado directamente a la rueda -como en el Renault 8-, suele hablarse de ejes oscilantes díagonales, en alusión al mantenimiento de la convergencia que permite el anclaje diagonal del brazo de guiado y empuje que permite prescindir de junta.

Esta falta de caída no es deseable, puesto que cuando el chasis se inclina en una curva, la rueda se inclina con él perdiendo el paralelismo con la carretera, provocando un efecto casi cómico en los primeros modelos en adoptar el sistema -como el Renault 4 o Citroën 2CV-, que se apoyaban exageradamente en el flanco del neumático.

Para evitarlo se introdujeron los brazos o triángulos semitirados con anclaje oblicuo, utilizados en vehícuos de propulsión posterior y en la mayoría de los vehículos de tracción delantera de las siguientes décadas. Mediante el anclaje diagonal de los trapecios se consigue hacer variar la caída de la rueda a lo largo del recorrido de la suspensión, de modo que al inclinarse la carrocería la caída inducida permita a las ruedas permanecer paralelas a la carretera.

Como contrapartida, el anclaje oblicuo de los triángulos tiende a provocar variaciones de convergencia ante las fuertes deceleraciones propias de los vehículos de altas prestaciones. Esto es debido a que el par de reacción en frenadas comprime desigualmente los silent-blocks flexibles sobre los que se articulan los trapecios, expandiendo el interior y comprimiendo el exterior, lo que aumenta la convergencia justo antes de trazar una curva en un efecto conocido como subviraje en deceleración. Para evitarlo el fabricante Porsche desarrolló el Weissach axle, capaz de optimizar mecánicamente la convergencia mediante la forma en "L" del triángulo, articulado en su vértice superior sobre una bieleta, de forma que el par de reacción genera una ligera divergencia que prepara a las ruedas para trazar la curva. En vehículos de tracción delantera el control del ángulo de convergencia suele hacerse de un modo más sencillo, mediante la deformación programada de los silent-blocks en función de la fuerza lateral aplicada sobre el neumático, caso del eje trasero autodireccional del grupo PSA.

Los vehículos de tracción delantera suelen emplear barras de torsión como resorte, lo que permite un gran ahorro de espacio en el maletero. Una variate del sistema es la suspensión Moulton diseñada para Austin Mini original, en el tren trasero empleaba unos brazos tirados que comprimían unos compactos conos de goma encapsulados en contenedores con una elevada relación de palanca, danto al coche su característico andar a saltos similar al de un Go-kart. El sistema se utilizó como paso previo a las famosas suspensiones hidráulicas hidrolástica e hydragas del grupo British Leyland que también emplearon brazos tirados en el tren posterior. Citröen por su parte también ha utilizado brazos tirados en el tren trasero de sus vehículos con suspensión hidroneumática.

Brazos empujados[editar]

Citröen 2cv 1949

Sistema muy poco utilizado, similar al anterior también utiliza brazos longitudinales, con la diferencia de que el punto de pivote está detrás del brazo en sentido de la marcha. Se utilizó en el tren delantero de las suspensiones interconectadas del Citroën 2CV y sus derivados, el Ami y el Dyane 6, que utilizaba ruedas tiradas en el tren trasero. En esta configuración brazo delantero y brazo trasero estaban sujetos longitudinalmente por sus extremos del chasis y conectados mediante varillas a unos resortes helicoidales dispuestos también longitudinalmente en posición horizontal a cada costado. Estos resortes, encapsulados dentro de unos contenedores cilíndricos, se encontraban bajo las puertas y suspendían simultáneamente, a cada lado, tanto una rueda delantera como una trasera. El objetivo de las suspensiones interconectadas era reducir el ángulo de cabeceo -"pitch"-, especialmente en vehículos de batalla corta, consiguiendo que el brazo delantero al subir forzase al trasero a bajar y viceversa.[6]

Este diseño único dotaba al 2CV de su característico andar cabeceante, muy práctico para una utilización rural como se describiera en las condiciones de diseño, al tiempo que permitía que la batalla de las ruedas exteriores aumentase en función de la inclinación de la carrocería, consiguiendo una estabilidad sorprendente pese a la exagerada inclinación que adoptaba la carrocería.

Conjuntos MacPherson[editar]

Vista lateral y superior de conjunto mac Pherson

Es con diferencia el sistema más común, utilizado en el tren delantero de la inmensa mayoría vehículos de origen europeo y japonés como alternativa eficaz y económica a los dobles triángulos.[7]​Se diseñó y patentó en el curso del desarrollo del Chevrolet Cadet -diseño de G.M para un automóvil pequeño con carrocería autoportante que no llegó a ver la luz-, no siendo utilizado hasta la marcha de su diseñador Earle MacPherson a Ford, donde se empleó por primera vez en la suspensión delantera de los Ford ingleses de los años 50, popularizándose inmediatamente.

Utiliza un único triángulo o trapecio inferior (originalmente un brazo y la propia estabilizadora que actuaba como tirante longitudinal), sustituyendo el brazo superior por un conjunto vertical de muelle-amortiguador -strut- con funciones portantes. La mangueta se sitúa entre el vértice del brazo inferior, conectado mediante una rótula y la conexión del conjunto, conectado rígidamente, que es comprimido entre esta y un alojamiento en el paso de rueda del vehículo, razón por la que el sistema despegó con la popularización de las carrocerías autoportantes.

Desde el punto de vista de la geometría de suspensión el sistema es inferior a los triángulos superpuestos puesto que en lugar de un paralelogramo deformable, aquí el brazo, el conjunto y el propio chasis forman un triángulo deformable, por lo que el movimiento de la rueda no es lineal, sino que describe un arco en torno al único brazo o trapecio. Esta característica puede sin embargo utilizarse provechosamente, pasando la caída en el primer tramo del recorrido de caída positiva a negativa con solo inclinar el conjunto o el brazo inferior, consiguiéndose un resultado aceptable a costa de ocupar espacio habitable. Otra forma de superar esta imperfección geométrica a la que recurren algunos fabricantes es desacoplar la mangueta del conjunto, denominando al sistema como Hiperstrut por General Motors o Revoknuckle por Ford entre otros. En este caso el conjunto no se fija directamente a la mangueta, sino que está desacoplado mediante una rótula doble que actúa como brazo superior, permitiendo desligar geométricamente el eje de pivote de la rueda de la inclinación del conjunto muelle-amortiguador.

El sistema Mc Pherson se utiliza en ambos trenes. Cuando se emplea en suspensiones delanteras el conjunto es soportado en su parte superior por un rodamiento de agujas, de modo que gira con la dirección, o bien la mangueta gira sobre un portamanguetas que incluye rótulas que permiten a la dirección girar.

En el tren trasero la ubicación vertical-inclinada de los conjuntos condiciona mucho el espacio del maletero, por lo que su uso se limita a aquellos casos en los que no hay problemas de espacio o cuando se busca una mejora apreciable en comportamiento frenta a los sistemas basados en brazos longitudinales, como los brazos tirados o el eje torsional:

Un ejemplo es el denominado Conjunto Chapman, una variante del sistema McPherson empleada únicamente en el tren trasero motriz de algunos vehículos deportivos. Utiliza unos conjuntos muy inclinados para inducir caídas negativas, al tiempo que sustituye el triángulo inferior por un ligero tirante de reacción oblicuo, siendo el propio semieje de la transmisión equipado con una junta en cada extremo el encargado de portar la rueda.

Una segunda variante prestacional empleada en trenes traseros es el esquema Camuffo, que debe su nombre al ingeniero Sergio Camuffo [8]​ quien lo diseñó para el Lancia Beta[9]​, siendo después utilizado en muchos vehículos italianos [10]​ y sirviendo de inspiración a otros fabricantes, especialmente japoneses y coreanos como los Primera P10, Toyota Celica, Mazda 626 o la plataforma Lantra/Cerato/Matrix. En esta configuración la mangueta también se articula entre un conjunto vertical superior y unos brazos transversales inferiores, la diferencia es que en lugar de inclinar el conjunto, son los brazos transversales los que se inclinan, creciendo además en longitud y número para superar la imperfección geométrica del sistema McPherson.

El conjunto casi vertical roba menos espacio en el maletero, mientras que el trapecio habitual de las suspensiones McPherson es sustituido por tres brazos inferiores, uno longitudinal tirado (originalmente una larguísima barra estabilizadora modificada) y dos transversales paralelos, conectados a un pequeño subchasis situado a la altura del centro de la rueda y próximo al eje longitudinal del coche. El brazo tirado actúa como tirante de reacción y guía longitudinal del tren, mientras que los largos brazos transversales se articulan independientemente en la parte inferior de la mangueta, permitiendo el ajuste de los ángulos de caída y convergencia al tiempo que su longitud disminuye el arco característico de la geometría McPherson y su inclinación induce caidas negativa y positiva en las ruedas exterior e interior respectivamente. Con la aparición de los Lancia Kappa y Alfa Romeo 156 el sistema se modificó, pasando a utilizar brazos tirados propiamente dichos [11]​, junto con una barra estabilizadora independiente y conectada mediante bieletas a la mangueta.

Multilink[editar]

Es el sistema más utilizado en la actualidad en el eje motriz de vehículos de tracción trasera y se está popularizando en suspensiones tanto delanteras como traseras de todo tipo de vehículos. Una de sus primeras aplicaciones procede de la serie experimental Mercedes-Benz C111, donde el tren trasero aún se definía como tren de "triple brazo superpuesto y doble brazo tirado por rueda", antecedente del multibrazo estrenado en los Mercedes-Benz W201 y Mercedes-Benz w124. Otro notable valedor del sistema fue la marca japonesa Nissan, que lo incluyó por primera vez en un tren delantero motriz en el Nissan Primera P-10 y en ambos trenes en los Infiniti Q45.

El sistema va más allá en el concepto de paralelogramo deformable de los triángulos superpuestos, al estar la mangueta soportada adicionalmente por otros brazos longitudinales u oblicuos con funciones específicas. Esta disposición permite no solo controlar exactamente los ángulos de caída, convergencia y avance de la rueda durante el recorrido de la suspensión, sino guiarla longitudinal y tranversalmente, previendo su comportamiento ante los esfuerzos relativos a la fuerza lateral y al par de empuje o reacción, al tiempo que se reduce sustancialmente el peso no suspendido, particularmente frente a pesados triángulos o trapecios tirados a los que ha sustituido en vehículos de propulsión trasera.

En el tren delantero prácticamente todos los diseños actuales derivan de dobles triángulos de barra alta con un tercer brazo que hace de tirante de reacción longitudinal, aunque su exacta disposción varía de un fabricante a otro, por ejemplo Audi emplea un sistema de cuatro brazos en el tren delantero denominado Quadralink, similar a un doble triángulo con dos brazos superiores y dos inferiores.

En los trenes posteriores muchos fabricantes siguen recurriendo a diseños in-wheel, con los brazos en el interior de la llanta para no condicionar el espacio del maletero. Un especialista es Honda que ha empleado varios tipos de multilink trasero. Las sexta y séptima generaciones del Honda Civic y la segunda del Honda CR-V utilizaron el tren denomindo reactive-link double wishbone que pese a su denominación, destinada a distinguirlo del multilink de cinco brazos de las generaciones contemporáneas del Honda Accord, era también un multilink "SLA trailing arm" con triángulos superpuestos y un robusto brazo tirado -similar al control blade de Ford-, que actuaba de tirante de reacción y guía longitudinal, al que se añadía un tercer brazo transversal para control de la convergencia. El Honda Accord sin embargo montó alternativamente un tren con brazo tirado y trapecios superpuestos y el tren de cinco brazos oblicuos formando un mecanismo de Watt independiente en cada rueda para un preciso guiado longitudinal [12]​. Otros fabricantes han desarrollado sus propios sistemas como el Z-Axle' de BMW, así denominado por su similitud con la letra Z.

Pese a sus ventajas, su alto costo de producción y desarrollo junto con el espacio que necesita frente a sistemas más compactos, especialmente en suspensiones traseras, han lastrado su uso. Un tipo especial de suspensiones multilink traseras son los sistemas híbridos, con brazo tirado y triángulos superpuestos, destinados a ocupar el mínimo espacio posible y contener los costes productivos como el Control Blade "BLC" de Ford, diiseñado originalmente para permitir un maletero plano en el Ford Mondeo SW Mk1 y cuyo uso se universalizó tras adoptarse en el compacto Ford Focus Mk1.

Estos sistemas, entre los que también se encuentra el "BLG" del Lancia Lybra, los trenes multibrazo traseros de Volkswagen u Opel, se se basan en el uso de brazos o más raramente triángulos tirados - los control blades- que trabajan como tirantes de reacción al tiempo que ejercen el control tanto longitudinal como transversal del puente-. Junto con los brazos longitudinales el sistema garantiza el control de los ángulos de caída y convergencia mediante unos dobles triángulos in-wheel, montados transversalmente en su propio subchasis que incluye el muelle, mientras que el amortiguador puede montarse en el paso de la rueda sin ocupar espacio. Los brazos longitudinales generalmente no se articulan sobre la mangueta, sino que se fijan sólidamente mediante un anclaje antirruido, aprovechando la capacidad de los dobles triángulos de generar unos desplazamientos verticales prácticamente lineales, para lo que basta con que estén articulados sobre el chasis en un eje oblicuo o sean ligeramente flexibles.


Suspensión semiindependiente[editar]

Sistemas utilizados exclusivamente en las suspensiones traseras de vehículos de tracción delantera. Todos se basan en brazos longitudinales unidos de algún modo, formando un único eje que actúa de modo similar a una barra estabilizadora, transmitiendo a una rueda parte de la fuerza de compresión ejercida sobre otra mediante la torsión del eje.

Frente a otros sistemas tienen la ventaja de su reducido coste, puesto que están formados de una sola pieza, sin necesidad de manguetas, brazos de control, ni en muchos casos barras estabilizadora, siendo capaces de proporcionar pese a su simplicidad excelente estabilidad en vehículos de referencia como el Volkswagen Golf Mk-IV o en las versiones básicas de muchos modelos actuales.

Su mayor inconveniente es que proporcionan un tacto seco a la suspensión trasera, que no es del agrado de los consumidores de algunos mercados, particularmente de los asiáticos o americanos. Para evitarlo algunos tipos de suspensión semiindependiente utilizan silent-blocks de deformación programada, que aumentan el grado de independencia de una rueda respecto a la otra o para mejoran su guiado, con el inconveniente de aumentar el mantenimiento requerido.

Eje Torsional[editar]

Eje torsional; La torsión del eje central, generada por la distinta flexión de los brazos, provoca variaciones en la geometría de las ruedas (ambar). La carga o izado del vehículo no genera torsión (verde)

Supone una evolución de la suspensión por ruedas tiradas. Consiste en un conjunto semirígido cuya forma coincide aproximadamente con la letra "H". Los brazos superiores, más cortos, están anclados al chasis mediante dos cojinetes elásticos, mientras que los brazos inferiores funcionan como brazos tirados, en cuyo extremo se sitúan resorte -generalmente un muelle helicoidal- y el amortiguador que tiene como función secundaria sujetar el puente en extensión. Las ruedas se conectan directamente a los extremos de los brazos mediante vástagos o "muñones".

El eje central de la H actúa como una gran barra estabilizadora, que a diferencia de las barras de torsión empleadas en las suspensiones por brazos tirados, únicamente se torsiona cuando existe diferencia de flexión entre ambos brazos. La rigidez del conjunto y el anclaje directo de los vástagos al extremo de los brazos [4] son suficientes para guiarlos transversalmente sin necesidad de ningún mecanismo adicional, mientras que la torsión del eje proporciona el control antibalanceo y permite que ante un obstáculo cada uno de los brazos se encuentre relativamente aislado del otro, por lo que hablamos de una suspensión "semiindependiente".

Popularizada por el Volkswagen Golf MK I, llegó a convertirse a partir de la década de los años 90 en el tipo de suspensión adoptado por todos los fabricantes alemanes en los segmentos A, B, C y por la mayoría de vehículos del D salvo el Ford Mondeo [cita requerida]. En el resto de Europa fue adoptado por las marcas francesas, por los vehículos de los segmentos B y C de Fiat y por British Leyland en los Maestro/Montego tras el abandono de suspensión hidroelástica y posteriormente en el Rover 25 tras la ruptura con Honda. Sin embargo la adopción del sistema multilink compacto BLC en el primer Ford Focus supuso una revolución que forzó a la mayoría de los fabricantes a desarrollar sus propios sistemas multibrazo en los segmentos superiores. En Europa actualmente ejes torsionales y suspensiones multilink compactas conviven, copando el mercado salvo en vehículos italianos donde es común el sistema McPherson (Camuffo). En ocasiones ambas opciones están disponibles en un mismo modelo -como en el grupo VAG o el Toyota Auris europeo-, o se adaptan ejes torsionales para la versión europea de una plataforma muncial -como en la octava y novena generaciones del Honda Civic, cuyas versiones europeas montaron un tren trasero procedente del Honda Fit-

Ventajas:

  • Reducido coste de producción y casi nulo mantenimiento.
  • Conjunto que se puede situar fácilmente bajo el maletero de vehículos compactos. En comparación con una suspensión trasera macPherson permite un maletero más ancho, aunque el uso de muelles impide un suelo perfectamente plano como cuando se usan ruedas tiradas con barra de torsión y amortiguadores muy inclinados o bloques hidroelásticos o hidroneumáticos.
  • Garantiza el control tanto longitudinal como transversal del tren sin necesidad de elementos auxiliares.
  • Capacidad autoestabilizadora, su funcionamiento es esencialmente el de una barra antivuelco.

Inconvenientes:

  • Cierta pérdida de calidad de rozadura al afectar el movimiento de una rueda a la otra.
  • Mayor transmisión de ruidos y vibraciones al habitáculo que en los sistemas que utilizan manguetas.
  • Limitada capacidad para gestionar los ángulos de caída y convergencia de las ruedas en apoyos. A diferencia de en una suspensión independiente en la que la geometría de cada rueda depende de su posición respecto al chasis, en un eje torsional la geometría de cada rueda depende de su posición respecto a la otra. Esto es debido a que los cubos de las ruedas no están articulados sino que forman parte integrante del brazo, lo que implica que cuanto menor sea su distancia con el eje central, mayores serán las variaciones de geometría al flexionar los brazos en sentido contrario en apoyos. En la práctica esta característica limita mucho la gestión de la geometría de la suspensión, puesto que salvo que se utilicen costosos mecanismos adicionales, los ángulos de caída y convergencia de cada rueda varían continuamente y son difíciles de predecir, por lo que tienden a restringirse.

Un caso especial de eje torsional que se enfrenta a ambos problemas es el Watts Link Axle utilizado por General Motors en las versiones altas del Opel Astra K como respuesta a los ejes multibrazo de la competencia. Frente a los costosos sistemas de manguetas articuladas sobre múltiples brazos, GM emplea un simple y económico eje torsional, sujeto al chasis por dos grandes silent-blocks que permiten al conjunto un inusual rango tridimensional de movimientos. Para guiar el tren transversalmente y controlar perfectamente la geometría de cada rueda se utiliza un mecanismo de Watt que trabaja al revés de lo habitual, es decir su articulación está anclada al bastidor y no al puente, siendo dos largas barras transversales de igual longitud las que conectan el mecanismo con los extremos del eje. La clave del sistema es el control de la geometría ejercido por las barras, que están conectadas a distinta altura en cada una de las ruedas, de modo que cuando una empuja una barra, la otra rueda recibe una fuerza de la misma magnitud pero en sentido contrario. Así la distancia entre las ruedas se mantiene en todo momento constante y a la caída positiva de una rueda se opone siempre el mismo grado de caída negativa de la otra, consiguiendo manterner la mayor parte de la superficie de rodadura en contacto con la carretera.

Eje Omega[editar]

Eje Omega. En apoyos la rueda exterior adquiere caída negativa

Se trata de un sistema semiindependiente similar a un eje torsional aunque en este caso la sujección del eje se hace sobre un único punto central flexible, formando un conjunto semirígido cuya forma recuerda a la letra griega Omega. Este único punto de unión al chasis hace que su funcionamiento se asemeje al de de unos brazos tirados oblicuos unidos entre sí, pero tiene el inconveniente de que no proporciona guiado transversal, por lo que el sistema requiere algún sistema adicional de control, que lo encarece mucho respecto de un eje torsional.

Fiat lo utilizó en el tren trasero de la segunda fase del Fiat Panda Mk1 y en el Lancia Y10 contemporáneo. Como mecanismo de control transversal empleaba dos bieletas de posicionamiento oblicuas en lugar de la complicación de un paralelogramo de Watt o la incomodidad de una barra panhard. Este sistema de control, ya visto en el eje rígido del Fiat 132, consiste en dos brazos articulados oblicuos que se unen al puente a mitad de los brazos principales, donde también estaban ubicados los muelles, situandose los amortiguadores detrás, junto al cubo de la rueda.

El guiado ejercido por las bieletas lograba tanto el control lateral como inducir caídas negativa en la rueda exterior y positiva en la interior al apoyo al estilo de la suspensiones por brazos tirados oblicuos. El control longitudinal era ejercido mediante la fijación por medio de silent-blocks del centro del eje omega y de las propias bieletas. Por último el montaje de los muelles avanzado respecto de las ruedas los obligaba a trabajar con una elevada relación de palanca, pudiendo ser más firmes sin afectar al confort, de modo que ejercían cierto control antivuelco sin necesidad de barra estabilizadora.

Mercedes-Benz también ha utilizado un sistema similar en el puente trasero de algunos de sus vehículos de tracción delantera, concretamente en la segunda generación de Mercedes-Benz Clase A -W169- y la primera generación del Mercedes-Benz Clase B -W245-. En estos casos se empleaba un eje torsional omega muy compacto y robusto, que en el caso del W169 ejercía además función autoestabilizadora. El puente estaba sujeto por un único silent-block central muy flexible que permitía un amplio juego tridimensional aunque bastaba para guiar longitudinalmente el puente. Del guiado transversal del tren se ocupaba un mecanismo de Watt cuya articulación estaba fijada inusualmente al bastidor del coche y conectada por barras transversales a los extremos del puente.

Delta link[editar]

Volvo S60, las versiones de tracción delantera empleaban un sencillo y eficaz eje trasero Delta-Link

Se trata también de un sistema semiindependiente trasero empleado por Volvo en el 850 y en sus derivados, la primera generación de S60 y V70. El sistema trataba de aunar las ventajas de una suspensión independiente por brazos tirados y de un eje torsional mediante el empleo de un eje torsional en H, donde el eje central estaba "partido" y formado por dos semiejes triangulares engarzados entre sí cuya forma era aproximamente la de la letra griega Delta [13]​.

El eje estaba fijado mediante cojinetes al chasis, mientras que los semiejes están unidos flexiblemente entre sí por medio de silent-blocks diseñados de forma que ante una fuerza lateral permitan al conjunto deformarse, adoptando las caídas adecuadas para mantener la superficie de rodadura en contacto con la carretera al tiempo que se modificaba la convergencia, permitiendo un ligero efecto direccional en el sentido de la curva.

Referencias[editar]

  1. Cita web|url=http://www.retro-speed.co.uk/shownews.asp?art=6545%7Ctítulo=1954 Lancia Appia Series 1 Berlina|fechaacceso=29 de julio de 2017|sitioweb=www.retro-speed.co.uk
  2. McLellan, Dave (2002). Corvette from the Inside. Cambridge, MA: Bentley Publishers. pp. 86-87. ISBN 0-8376-0859-7. 
  3. Lamm, Michael (1983). The Newest Corvette. Corvette from A to Z-51 (1st edición). Lamm-Morada Publishing. p. 44. ISBN 978-0932128041. 
  4. Classics, Canley. «Swing Springs @ Canley Classics». www.canleyclassics.com (en inglés). Consultado el 29 de julio de 2017. 
  5. Andrés, Arturo (3 feb 1973). «Seat 600-L Especial». AUTOPISTA nº 730. Consultado el 29 de julio de 2017. 
  6. «Ottawa Citroën Club | The Deuche is now sitting on its wheels». ottawacitroenclub.ca (en inglés estadounidense). Consultado el 29 de julio de 2017. 
  7. «The MacPherson Strut > Ate Up With Motor». Ate Up With Motor (en inglés estadounidense). 30 de julio de 2014. Consultado el 29 de julio de 2017. 
  8. Cita web|url=[http://media7.dropshots.com/photos/675646/20100321/151159.jpg Tren trasero del Fiat 130, también diseñado por Sergio Camuffo precedente del doble brazo transversal
  9. Cita web|url=[http://www.lancia-beta.de/praxis/cprest/cprest09.jpg Tren trasero Camuffo en Lancia Beta original de 1975
  10. Cita web|url=[http://staff.nt2.it/michele/images_hi/135.jpg Evolución del tren Camuffo en el Lancia Thema
  11. Cita web|url=[http://www.omniauto.it/foto/popup/21001/Tren Camuffo en su configuración actual (Alfa 147)
  12. Cita web|url=http://world.honda.com/news/1997/printerfriendly/t970702b.html Evolución de los sistemas multilink en el Honda Accord
  13. Cita web|url=[1]Volvo 850 información técnica

Bibliografía[editar]

  • Arvinmertitor Inc. "Suspensión independiente para Fuera-Uso de carretera." LexisNexis Académico.
  • Longhurst, Chris. "Biblias automovilísticas : La Página de Biblia de Suspensión Automovilística 1 de 5." Las Biblias de Mantenimiento Automovilísticas. Biblias automovilísticas, 14 Oct. 2011. Web. 14 Nov. 2011. <http://www.carbibles.com/suspension_bible.html>.
  • "Suspensión independiente." Dictionary.com Léxico de siglo XXI. Dictionary.com, LLC. 14 Nov. 2011. <Dictionary.com
  • Pintado, Publio, y Miguel-Ángel Castell. "Suspensión independiente." Dinámica de Sistema del vehículo 31.3 (1999): 137-55. EBSCO Anfitrión. Web. 14 Nov. 2011.
  • km77 clasificación de los sistemas de suspensión independiente [5]

Enlaces externos[editar]