SUSPENSIÓN MCPHERSON
UNIVERSIDAD MAYA RUBIEL TOLEDO MENDOZA CARLOS EDUARDO DIAZ SANCHEZ MARIO ALEXIS YAÑEZ CRUZ OSCAR PEREYRA VELASCO
RUSBEL JUNIOR MUÑOS PEREZ
INTRODUCCION en todos estos años se han producido numerosas innovaciones en lo que a vehículos se refiere, principalmente referidas a la velocidad, la comodidad y por supuesto la seguridad. En todos estos factores interviene el sistema que se va a tratar, el sistema de suspensión, ya que ha contenido paulatinamente adaptarse a las necesidades de su tiempo. En un principio simplemente se ocupan de aportar en confort necesario al vehículo, pero esto ha evolucionado evolucionado hasta el punto en que un buen estado de la misma es fundamental para la realización de un viaje seguro tanto para poder afrontar con garantías las irregularidades del camino como para trazar las curvas a determinadas velocidades. Por lo tanto, el estudio detallado de la suspensión tiene vital importancia sobre todo en los vehículos de servicio pbico ya que en ellos recae una verdadera resp respon onsa sabi bili lida dad d con con sus sus viaj viajer eros os.. Esto Esto ocur ocurre re de la mism misma a mane manera ra en los los vehículos de competición donde este tipo de sistemas garantiza tanto el e!cito como la seguridad de los pilotos. en este este manu manual al se e!pl e!plic icar ar" " que que es una una susp suspen ensi sión ón,, como como func funcio iona na y los los componentes que lo integran. #ambi$ mbi$n n nos nos enfo enfoca care remo mos s en un solo solo tipo tipo de susp suspen ensi sión ón,, %la %la susp suspen ensi sión ón &cPherson' en el cual hablaremos aparte de lo antes dicho de sus ventajas y desventajas, problemas o fallos comunes en el sistema, tipos de vehículos que lo utilizan.
ÍNDICE
SUSPENSIÓN (e conoce como suspensión automotriz, a las formas de utilizar las fuerzas mec"nicas de torsión, con la pretensión, de amortiguar y suavizar el desplazamiento, de un vehículo, sobre irregularidades de la superficie de un terreno. (e conoce como componente de torsión a todo aquello que al comprimirse bajo fuerza, o peso, trata de regresar a su estado natural, se adiciona a este tipo de componentes, los amortiguadores, que tienen la función de graduar el proceso de acción y reacción) ayudando a que las fuerzas de torsión, tengan un movimiento suave. *a corrido mucha agua desde que se inventó el +er vehículo, y como es de suponer, los fabricantes han venido ensayando y desarrollando, formas o sistemas, de aprovechar las fuerzas de torsión, con miras a lograr, un desplazamiento suave, y seguro de un vehículo. os sistemas de suspensión, en mec"nica automotriz, varían en forma, estilo, diseño, figura, y componentes) pero los principios y objetivos, siguen siendo los mismosesplazamiento se sentir" suave, agradable y seguro, tanto al frenar como al tomar curvas) Pero si usted e!cede el peso y/o velocidades especificadas, el sistema se e!igir" al m"!imo, y en estas condiciones, el conducir ser" dificultoso y peligroso. #omando como base los principios de la aerodin"mica, y las variantes aplicadas por los fabricantes, con la pretensión, de darle estabilidad, confort, durabilidad, seguridad, y versatilidad, al desplazamiento de un vehículo. *emos diseñado estas p"ginas que esperamos ayuden a entender, y poder darle un mantenimiento adecuado, que lo ayude a sentirse m"s tranquilo cuando conduzca su vehículo.
Tipos de suspensión SUSPENSIÓN INDEPENDIENTE 0na suspensión independiente consiste en que cada rueda est" conectada al automóvil de forma separada con las otras ruedas, lo cual permite que cada rueda se mueva hacia arriba y hacia abajo sin afectar la rueda del lado opuesto. a suspensión independiente se puede utilizar en las cuatro ruedas
a función del sistema de suspensión de un vehículo es sostener el peso del mismo, absorber las sacudidas de marcha, permitir al conductor dirigir el vehículo eficientemente y proporcionar confort seguridad a sus ocupantes. 1uando este sistema trabaja correctamente, se ejecutan cuatro tareas b"sicas&antener en contacto las llantas en el camino y altura de marcha. (oportar el peso del vehículo. 2educir los saltos del vehículo en el camino y mantener el control. &antener las ruedas alineadas
3ctualmente, la suspensión independiente a las cuatro ruedas se va utilizando 1ada vez m"s debido a que es la m"s óptima desde el punto de vista de confort y estabilidad, al reducir de forma independiente las oscilaciones generadas por
el pavimento sin transmitirlas de una rueda a otra del mismo eje. a principal ventaja añadida de la suspensión independiente es que posee &enos masa no suspendida que otros tipos de suspensión, por lo que las 3cciones transmitidas al chasis son de menor magnitud. El diseño de este tipo de suspensión debe garantizar que las variaciones de 1aída de rueda y ancho de ruedas en dichas ruedas directrices deben ser Pequeñas para conseguir una dirección segura del vehículo. Por el contrario, para cargas elevadas esta suspensión puede presentar Problemas. 3ctualmente este tipo de suspensión es el nico que se utiliza para as ruedas directrices. El nmero de modelos de suspensión independiente es muy amplio y, adem"s Posee numerosas variantes.
Suspensión semirrígida o Semi-Independoene Estas suspensiones son muy parecidas a las anteriores su diferencia principal es que las ruedas est"n unidas entre sí como en el eje rígido, pero transmitiendo de una forma parcial las oscilaciones que reciben de las irregularidades del terreno. En cualquier caso, aunque la suspensión no es rígida total tampoco es independiente. a función motriz se separa de la función de suspensión y de guiado o lo que es lo mismo el diferencial se une al bastidor, no es soportado por la suspensión. En la figura inferior se muestra una suspensión de este tipo. (e trata de una suspensión con eje "De Dion" . En ella las ruedas van unidas mediante soportes articulados 4+5 al grupo diferencial 465, que en la suspensión con eje e ion es parte de la masa suspendida, es decir, va anclado al bastidor del automóvil. 7ajo este aspecto se transmite el giro a las ruedas a trav$s de dos semiejes 4palieres5 como en las suspensiones independientes. 3 su vez ambas ruedas est"n unidas entre sí mediante una traviesa o tubo e ion 485 que las ancla de forma rígida permitiendo a la suspensión deslizamientos longitudinales. Este sistema tiene la ventaja, frente al eje rígido. de que se disminuye la masa no suspendida debido al poco peso de la traviesa del eje e ion y al anclaje del grupo diferencial al bastidor y mantiene los par"metros de la rueda pr"cticamente constantes como los ejes rígidos gracias al anclaje rígido de la traviesa. a suspensión posee adem"s elementos el"sticos de tipo muelle helicoidal 495 y suele ir acompañada de brazos longitudinales que limitan los desplazamientos longitudinales.
:tra suspensión semirrígida ;e ion; pero que utiliza ballestas en vez de muelles
En la actualidad hay pocos coches que montan esta suspensión debido a que su coste es elevado. 3lfa 2omeo es uno de los fabricantes que monto este sistema, m"s en concreto en el modelo <= 4figura inferior5. En la actualidad lo montan vehículos como el *onda *2>? y el (mart 1ity 1oupe.
El "eje torsional" es otro tipo de suspensión semirrígida 4semi>independiente5, utilizada en las suspensiones traseras, en vehículos que tienen tracción delantera 4como ejemplo- ?ol@sAagen Bolf5. a traviesa o tubo que une las dos ruedas tiene forma de ;0;, por lo que es capaz de deformarse un cierto 3ngulo cuando una de las ruedas encuentra un obst"culo, para despu$s una vez pasado el obst"culo volver a la posición inicial.
as ruedas est"n unidas rígidamente a dos brazos longitudinales unidos por un travesaño que los une y que se tuerce durante las sacudidas no sim$tricas, dando estabilidad al vehículo. Esta configuración da lugar, a causa de la torsión del
puente, a una recuperación parcial del "ngulo de caída de alto efecto de estabilización, características que, junto al bajo peso, al bajo coste y al poco espacio que ocupan, ideal para instalarla junto con otros componentes debajo del piso 4depósito de combustible, escape, etc.5. Estas configuraciones han convertido a este tipo de suspensiones en una de las m"s empleadas en vehículos de gama media>baja.
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SUSPENSI ÓNRÍ GI DA
LA SUSPENSIÓN RÍGIDA DEL AUTOMÓVIL
+.> escripción- se llama suspensión al conjunto de elementos el"sticos que se interponen entre los órganos suspendidos 4bastidor, carrocería, pasajeros y carga5 y los órganos no suspendidos 4ruedas y ejes5.
(u función es absorber las reacciones producidas en las ruedas por las desigualdades del terreno, asegurando la comodidad del conductor y pasajeros del vehículo y, al mismo tiempo, mantenerla para que mantenga la trayectoria deseada por el conductor.
1uando un vehículo pasa por un resalte o por un hoyo, se produce un golpe en la rueda que se transmite por medio de los ejes al chasis y provoca oscilaciones.
Estos movimientos se generan en el centro de gravedad del coche y se propagan en distintos sentidos. os tres tipos de oscilaciones son>Empuje- (e produce al pasar por terreno ondulado. >1abeceo- (e produce al efectuar un frenado brusco. >7amboleo- (e genera al tomar curvas a alta velocidad. 6.> (uspensiones 2ígidas- esta suspensión tiene unidas las ruedas mediante un eje rígido formando un conjunto. El eje rígido se sostiene en el bastidor mediante ballestas y/o resortes que hacen de elemento el"stico transmitiendo las oscilaciones y completan el conjunto los amortiguadores. 1omo consecuencia, todo el movimiento que afecta a una rueda se transmite a la otra del mismo eje, y como el eje va fijado directamente sobre el bastidor, la inclinación se transmite a todo el vehículo.
El principal uso de esta disposición de suspensión se realiza sobre todo en vehículos industriales, autobuses, camiones y vehículos todo terreno.
8.> #ipos de (uspensión 2ígida-
a.- Suspensión Rígida con Muelles: est" conformada por un puente rígido acompañada de amortiguadores y muelles las cuales est"n cuidadosamente distribuidas longitudinalmente de adelante hacia atr"s con respecto al eje, son montadas en ambos lados del eje, y ajustados a la carrocería. 3dem"s, toda la fuerza que acta en el eje es transmitida vía los muelles a la carrocería.
b.- Suspensión Rígida con Sistema de Conexión: en este caso, el puente rígido est" acompañado por brazos de control, resortes y amortiguadores.
a posición y estabilidad del eje, se logran con brazos de control, colocados, entre la carrocería, o el chasis y la funda del eje. os brazos son montados en la carrocería en dirección longitudinal y unidos al eje en ambos lados. 0n brazo es tambi$n montado a la izquierda y derecha en la dirección de la carrocería de uno de los lados del eje. Estos brazos soportan la fuerza actuante en la dirección delantera y posterior, así como tambi$n en las direcciones izquierda y derecha
3quí) no tenemos paquete de muelles, son remplazados por un par de resortes. Estos resortes soportan el peso de la carrocería y trabajan cuando las fuerzas se dan en las direcciones de arriba y abajo.
SUSPENSIÓN MCPHERSON
#oma su nombre de Earl (. &cPherson, un ingeniero que la desarrolló para su uso en +C=+, en el modelo Dord 1ónsul y despu$s en el ephyr. Puede ser utilizada tanto en el eje delantero como en el trasero, si bien habitualmente se utiliza en el delantero, donde proporciona un punto de apoyo a la dirección y acta como eje de giro de la rueda. Estructuras similares para el eje trasero son denominadas (uspensión 1hapman. El sistema de suspensión independiente &cPherson es uno de los m"s utilizados en el tren delantero, aunque se puede montar igualmente en el trasero. Este sistema es uno de los diseños de suspensión independiente m"s sencillos y m"s utilizados en las ruedas directrices, por su sencillez de fabricación y mantenimiento, el coste de producción y el poco espacio que ocupa. (u mecanismo forma un tri"ngulo articulado formado por el brazo inferior, bastidor y muelle>amortiguador .
!ENT"#"S $ DES!ENT"#"S Ventajas: (i bien tiene como ventajas su simplicidad y bajo costo de fabricación, tiene un problema geom$trico, ya que debido a su configuración no es posible que el movimiento de la rueda sea vertical, sino que el "ngulo vertical varía algunos grados durante su movimiento. Desentajas: muy comunicativa, ruidos al interior del auto. !eneicios para el conductor: 1onfort, control y seguridad
En la pr"ctica, este diseño de eje es notable por los elevados niveles de confort de marcha y la e!celente seguridad que proporciona. as ventajas del eje &cPherson son una menor masa no suspendida, una amplia base de apoyo, fuerzas reducidas y un diseño m"s compacto. Esta construcción, bautizada en honor a su creador, ha sido perfeccionada continuamente en el curso de las d$cadas, y actualmente es un elemento est"ndar en muchos vehículos hasta la clase de tamaño medio. Ve#ículo con suspensión Mc$#erson
COMPONENTES DE SUSPENSIÓN MCPHERSON
+. Mangueta- Elemento de la suspensión delantera que hace las funciones de apoyo de las ruedas y les permite girar.
6. Cubo de rueda - os cubos de bloqueo, tambi$n conocidos como cubos de rueda libre, son un accesorio instalado en muchos vehículos de tracción en las cuatro ruedas que permite que las ruedas delanteras sean desconectadas de los palieres delanteros.
%. &mortiguador - a función del amortiguador es controlar los movimientos de la suspensión, los muelles y/o resortes. El movimiento de la suspensión genera energía cin$tica, que se convierte en energía t$rmica o calorífica
9. Muelle: (e conoce como resorte a un operador el"stico capaz de almacenar energía y desprenderse de ella sin sufrir deformación permanente cuando cesan las fuerzas o la tensión a las que es sometido, en la mec"nica son conocidos erróneamente como ; muelle;
=. !arra estabili'adora- es un componente de la suspensión de un automóvil, diseñada para permitir solidarizar el movimiento vertical de las ruedas opuestas, minimizando con ello la inclinación lateral que sufre la carrocería de un vehículo cuando es sometido a la fuerza centrífuga, especialmente en las curvas
SUSPENSIÓN MCPHERSON TIPO TR"SER" $ DE%"NTER" Suspensión de&anera ipo M'P(erson
a suspensión basada en un brazo de control inferior transversal y una columna telescópica formada por el amortiguados tomó su nombre de trabajo patentado en +C=F por Earle (. &cPherson, vicepresidentes de ingeniería de Dord &otor 1o. Esta suspensión se encuentra generalmente en los coches subcompactos y compactos, tanto norteamericanos como europeos y asi"ticos con motor transversal con motor transversal, donde otro tipo de suspensión ocuparía mucho espacio. El diseño consiste en una unida combinada por el amortiguador, la columna y el mango) esta unidad est" sostenida por el resorte en su e!tremo superior y por el brazo de control inferior en la parte de abajo. Este diseño solo se utiliza una rótula que est" conectada en la parte inferior de control. Esta rótula generalmente no es de carga, si no au!iliar, lo que significa que est" aislada del peso del vehículo. E amortiguador 4cartucho5 est" colocado dentro la columna, tiene a su alrededor el resorte, que se apoya en la base inferior en la base de la columna y en la parte superior en la charola. a parte superior del amortiguador se atornilla a la carrocería del automóvil. En algunos modelos, el cartucho de la columna del amortiguador puede remplazarse, pero en otros hay que cambiar toda la unidad.
Suspensión rasera ipo M'P(erson a figura muestra la columna &cPherson típica, con sus partes relacionadas. ebe notarse que, a diferencia de la suspensión de brazo corto y por lo general no se puede alineación, en la suspensión &cPherson para quitar el amortiguador, hay
que quitar toda la columna, incluyendo el resorte, por la que aquí si se pierde alineación adem"s que se necesita herramienta especial para desarrollar este trabajo. El brazo de control inferior u horquilla soporta la rueda y transmite la fuerza del frenado de la rueda del chasis. G:#3- ebe ser e!tremadamente cuidadoso al quitar el resorte, no trabajar de forma insegura, tratando de comprimirlo con mecates o alambres con el riesgo de muerte incluso.
)UNCION"MIENTO DE% "MORTI*U"DOR MCPERSON 1on esta suspensión es imprescindible que la carrocería sea m"s resistente en los puntos donde se fijan los amortiguadores y muelles, con objeto de absorber los esfuerzos transmitidos por la suspensión. (e trata de una suspensión en la que el amortiguador est" solidariamente unido al buje de la rueda, de manera que el movimiento del bastidor con relación a la rueda tiene la misma dirección que el eje perpendicular del amortiguador. ?emos un esquema y un despiece de dicha suspensión en las figuras
1omo elementos de unión entre rueda y bastidor, la suspensión &cPherson necesita adem"s del amortiguador, articulaciones en la parte inferior del buje. a versión original tenía un brazo transversal y la barra estabilizadora en función de tirante longitudinal. En versiones posteriores se reemplaza la estabilizadora por otro brazo, o ambos brazos por un tri"ngulo. En ruedas que no son motrices, hay versiones de la suspensión &cPherson con dos brazos transversales y uno oblicuo o longitudinal.
a suspensión perpendicular o &cPherson es en realidad una variante de la de movimiento transversal de dos planos, en la que el elemento superior es una columna telescópica casi perpendicular. El movimiento de la rueda nunca es perfectamente perpendicular al suelo por dos razones- primero, los elementos de unión inferiores describen un arco y el amortiguador se desplaza lateralmente para seguirlo. (egundo, el amortiguador tiene
una orientación siempre hacia delante en las ruedas delantera y normalmente hacia afuera en las cuatro ruedas. Estos "ngulos se muestran en la figura
(e puede distinguir una suspensión &cPherson porque el amortiguador es solidario con el buje, bien porque va embutido dentro o bien sujeto con tornillos. El muelle de la suspensión &cPherson siempre es helicoidal, pero no necesariamente es conc$ntrico con el amortiguador. os casos en los que el amortiguador est" fuera del muelle helicoidal son muy raros.
El funcionamiento de la suspensión &cPherson depende en gran medida de la calidad del amortiguador. 3l ser un tubo telescópico sujeto a esfuerzos transversales a su eje, sus dimensiones y el acabado de sus superficies son determinantes para que, por ejemplo, los tubos no se acuñen, lo que hace que una suspensión sea seca incluso con un amortiguador de ajuste blando. 3 igualdad de calidad, un amortiguador para una suspensión &cPherson suele ser m"s caro que uno para otro tipo de suspensión.
El diseño original de Earle &cPherson tenía el amortiguador como elemento de guiado en la parte superior del buje y, en la inferior, dos elementos- un brazo transversal para soportar los esfuerzos trasversales, y el brazo de palanca de la estabilizadora para soportar los esfuerzos longitudinales. Este tipo de suspensión se ha utilizado hasta los años FH. *ay quien llama Ifalsa &cPhersonJ o IpseudoJ &cPherson a cualquier variante de este tipo de suspensión. a suspensión &cPherson se usa en los dos ejes, pero es m"s frecuente en el delantero. (egn el eje en el que est$ tiene ciertas características- a. &cPherson en el eje delantero. 1uando una suspensión de tipo &cPherson est" en el eje de la dirección tiene como sujeción inferior, bien un tri"ngulo o bien dos brazos que forman un tri"ngulo.
b. &cPherson en el eje trasero. 1uando hay una suspensión &cPherson en un eje que no tiene dirección, lo normal es que haya tres elementos inferiores de unión- dos brazos transversales y uno oblicuo o longitudinal.
)"%%OS DE %" SUSPENSIÓN M"CPHERSON a suspensión &cPherson tiene muchas ventajas, entre las que podemos destacar su simplicidad( lo )ue implica un coste de abricación mu* bajo . (in embargo, tambi$n tiene algunas desventajas como, por ejemplo, que, debido a su diseño, la rueda no se puede mover de forma vertical, modific"ndose varios grados el "ngulo vertical durante el movimiento. Pero eso no es todo, ya que este tipo de suspensión transmite de orma directa el moimiento desde el asalto #asta el c#asis , con los consiguientes ruidos y vibraciones que podemos notar en el interior de nuestro coche.
Bracias a la separación funcional de las fuerzas longitudinales en el soporte delantero y de las laterales, en el soporte trasero, se obtiene una gran agilidad de marc#a( adem+s de una gran seguridad * un conort interior mu* eleado sin que estas dos fuerzas influyan una en la otra. El diseño de la suspensión &cPherson es un gran diseño que #a reolucionado el mundo del automóil desde que fue utilizado por primera vez. Podemos hablar
de un gran nmero de ventajas frente a otros sistemas de suspensión. Por ejemplo, el vehículo tiene una menor masa suspendida, un gran apoyo en el suelo, un diseño muy compacto y las fuerzas son reducidas.
M"NTENIMIENTO PRE!ENTI!O DE %" SUSPENSIÓN M"CPHERSON Pese a sus beneficios, el &cPherson no est" libre de presentar fallas producidas por el uso. K por ese motivo, Luan &ostacero asegura que hay maneras de darnos cuenta del estado de nuestra suspensión y que, adem"s, es muy sencillo. ;3garras con las manos y fle!ionas la parte superior de la carrocería de cada rueda. (i el carro rebota varias veces, quiere decir que 4...5 ese amortiguador interior ya est" vaciado, no hay amortiguador &cPherson, sino nicamente el resorte que est" produciendo que el carro rebote;, recomienda. :tra alternativa podría ser, segn el mec"nico, ;pasar por ejemplo por un rompe muelle;. ;a finalidad de esta amortiguación independiente es absorber los huecos o baches, no tambalearse. (i tambalea quiere decir que ya tiene problemas;, concluye.
