Suspensin

Suspensin HidroneumticaEsta suspensin combina un sistema mixto de elementos hidrulicos y neumticos que garantiza una suspensin suave y elstica, facilitando, adems, el reglaje y nivelacin de la carrocera de forma automtica. Esta suspensin proporciona la confortable sensacin de "flotar", una gran estabilidad, que hace que apenas se noten las desigualdades del terreno y tambin un notable agarre de las ruedas al mismo.Este tipo de suspensin tiene como principio la utilizacin de unas esferas que tienen en su interior un gas (nitrgeno) que es compresible y que se encuentran situadas en cada una de las ruedas. La funcin que realiza el gas es la del muelle y est es comprimido por la accin de un lquido LHM (liquido hidrulico mineral) que recorre un circuito hidrulico que comunica cada una de las cuatro ruedas.

El esquema hidrulico de suspensin est formado por 6 bloques hidrulicos: Uno por cada rueda, formado por un cilindro, un amortiguador y una esfera de suspensin (figura inferior) Dos correctores de altura, uno para el eje delantero y otro para el eje trasero.

Esfera de suspensinLas esferas son bloques neumticos, similares al acumulador principal, que cumplen la misin del muelle. En su interior se encuentra un gas (nitrgeno) a la presin de tarado que constituye el elemento elstico de la suspensin. La presin de tarado y el volumen de la esfera depende de: La temperatura mxima de funcionamiento. El desplazamiento del pistn en ambos sentidos. La masa soportada por cada eje y el confort.La presin de tarado de las esferas es idntica en el mismo eje, pero distinta entre la parte delantera y la trasera debido a las diferencias de carga a soportar.

AmortiguadorLos amortiguadores de este tipo de suspensin aprovechan el circuito hidrulico para desarrollar su funcin. Esto se consigue frenando el paso del lquido entre el cilindro y la esfera.El amortiguador es de doble efecto y va insertado en el interior de la esfera. Est constituido por una arandela de acero sinterizado en cuya periferia se han efectuado unos orificios. Unas vlvulas deformables en forma de laminillas obturan el paso de aceite por los orificios. El nmero de laminillas depende de la carga soportada por cada eje. Por ejemplo, el eje delantero puede montar un amortiguador con tres lminas para la compresin y tres para la extensin, y el amortiguador trasero, cinco para la compresin y cinco para la extensin.En los modelos ms recientes se utilizan amortiguadores disimtricos. Estos montan distinto nmero de lminas para la compresin y para la extensin.CilindroEs el encargado de transmitir los movimientos de las ruedas a travs del brazo de suspensin al lquido hidrulico. El cilindro alberga el pistn, unido al vstago que se desliza por su interior, y el lquido a presin. Por su parte superior va unido a la esfera de la suspensin, a la que transmite la presin hidrulica.En la figura inferior podemos ver el comportamiento del elemento de suspensin cuando pasa la rueda por un realce o un bache en la carretera. En el primer caso el brazo de suspensin (sube) se acerca a la carrocera, el mbolo empuja el lquido hacia la cmara inferior de la esfera y comprime el nitrgeno de la cmara superior que acta como muelle. Al separarse el brazo de suspensin (baja) de la carrocera por el efecto de un bache, arrastra el mbolo, y el nitrgeno se distiende empujando al lquido hacia el cilindro. Cuando funciona normalmente sin ninguna variacin, el lquido que llena la parte superior del cilindro y la cmara inferior del conjunto elstico, se mantiene en equilibrio con la presin del gas.

Constitucin y funcionamientoCada rueda lleva acoplada una unidad de suspensin hidroneumtica independiente, como la representada en la figura inferior, unida al brazo de suspensin de cada rueda.Cuando la rueda encuentra un obstculo, el brazo (9) transmite el movimiento al pistn (5) a travs de la bieleta (11) y el empujador (12) que comprime el aceite de la cmara 6, presionando y comprimiendo el gas contenido en la cmara A de la esfera (2) que, en este caso, hace las funciones de muelle o ballesta, recuperndose, al bajar la rueda, por el retroceso del pistn. Entre la parte inferior de la esfera y el cilindro existe una vlvula bidireccional (3) que hace las funciones de amortiguador al regular el paso de aceite de un lado a otro.

Correccin automticaLa correccin automtica de esta suspensin, que mantiene la altura de la carrocera portante al aumentar o disminuir la carga del vehculo, se consigue haciendo entrar aceite a presin en el cilindro (1) cuando aumenta la carga o hacindole salir, cuando sta disminuye, por medio de una vlvula de corredera (vlvula niveladora).Posicionado de tres alturas diferentesEl sistema permite, adems, dar tres niveles de altura al vehculo: una normal para marcha por ciudad, una alta para circular por malos caminos con grandes desniveles y otra baja, que hace descender la carrocera y el centro de gravedad del vehculo para correr a grandes velocidades por autopista.Circuito hidrulico de alimentacinEl circuito hidrulico que regula el sistema de suspensin representado en el esquema (fig. inferior) est constituido por una bomba (2) de alta presin, movida por el motor del vehculo, que aspira aceite de un depsito (1) y lo enva a presin al acumulador (3) que lo mantiene a la presin correcta de funcionamiento (unos 5 a 7 kgf/cm2) regulada por una vlvula de descarga (10). El aceite a presin, procedente de este elemento, pasa a travs de un cerrojo (4) al nivelador (5) que se mantiene cerrado mientras la carrocera ocupe su posicin normal de nivelacin. La bomba de alta presin, anloga a la utilizada en los circuitos de servodireccin, mantiene la suficiente presin en el acumulador para ser utilizada en el circuito.FuncionamientoCuando la rueda encuentra un obstculo, al subir sta por efecto del mismo, desplaza al pistn (5) (fig. superior) comprimiendo el aceite en la cmara (B) y el gas contenido en la cmara (A) haciendo de muelle y amortiguador conjuntamente, absorbiendo as las reacciones de la rueda.La presin progresiva en el gas mantiene, como en el caso de la suspensin neumtica, una deformacin variable en el elemento elstico, haciendo que su curva caracterstica de reaccin se mantenga dentro de los lmites oscilatorios idneos. A su vez, por control directo sobre la presin en el lquido, hace que la carrocera se mantenga estable y nivelada cualquiera que sea la posicin de las ruedas con respecto a ella.

Cuando la carrocera baja por efecto de subir la rueda o por una mayor sobrecarga en el vehculo, efecta un desplazamiento del brazo de suspensin, que empuja el pistn del nivelador (5) hacia el interior disminuyendo el recorrido de la suspensin pero, a su vez, origina un giro en la barra de acoplamiento de las ruedas a la carrocera, produciendo una torsin en la misma que hace girar la lengeta de unin (9) al nivelador (5) que acta sobre las vlvulas para dejar pasar el aceite a la unidad oleoneumtica. El aumento de presin en el elemento de rueda obliga a desplazar el pistn que, al empujar al brazo de suspensin, hace subir nuevamente la carrocera. Este movimiento ascendente suprime la torsin de la barra de acoplamiento y la lengeta vuelve a su posicin primitiva hasta que la carrocera alcance el nivel establecido; en ese momento se cierran las vlvulas del nivelador.Cuando la rueda baje o la carrocera suba por efecto de la disminucin de la carga en la misma, se produce un efecto contrario en la torsin de la barra de acoplamiento (7) que mueve la lengeta (9) y las vlvulas del nivelador en sentido contrario, dejando paso a la presin de aceite en los elementos de la rueda hacia el depsito, con lo cual, al disminuir la presin en el interior del cilindro, la carrocera baja, eliminando la torsin y cerrando nuevamente las vlvulas del nivelador cuando ha alcanzado la altura establecida.El cerrojo (4) (tambin conocida como vlvula anticaida) tiene la misin de aislar a los elementos de suspensin a motor parado para que no pierdan aceite o presin cuando el vehculo se encuentre estacionado. Este dispositivo se cierra manualmente desde el tablero de mandos por medio de la palanca (8) y se abre automticamente al pisar el pedal de embrague.

Mando manual de nivelPara establecer los distintos niveles de altura en la carrocera se dispone de una palanca al alcance del conductor que acciona el nivelador en uno u otro sentido, para aumentar o disminuir la presin en los cilindros de suspensin.Este sistema de nivelacin manual permite, adems, poder cambiar las ruedas sin necesidad de utilizar el gato hidrulico. Para ello se sube la carrocera al mximo, aumentando la presin en sus elementos de suspensin; en esta posicin, se coloca un calzo en el lado de la rueda a cambiar y se quita la presin, con lo cual, la carrocera tender a bajar, pero como no puede hacerlo por estar calzada, ser la rueda la que suba, quedando libre para ser reemplazada.

Depsito de aceiteEste depsito, constituido por un recipiente de chapa con una capacidad aproximada de 3 L. lleva interiormente dos filtros de malla fina, situados, uno de ellos, a la salida de aspiracin de la bomba y, el otro, a la entrada del lquido de retorno del circuito, con el fin de mantener constantemente purificado el aceite que circula por los elementos del circuito.La capacidad total del circuito, incluido el depsito, es de unos 6,5 a 7 litros. El lquido, en el interior del depsito, debe mantenerse a un nivel determinado, con capacidad suficiente para mantener la presin en los elementos de suspensin y debe dejar espacio libre para el lquido de retorno; estos lmites estn entre 1,5 L como mximo y 1 L como mnimo, indicados en el depsito de forma visible.Bomba de alta presinSe trata de una bomba mecnica que es arrastrada por el motor mediante una correa. Aspira el lquido hidrulico contenido en el depsito para enviarlo a presin a los elementos. La bomba de alta presin est formada por 5 o 6 pistones de aspiracin central, dispuestos circularmente, accionados por un plato oscilante. Los cilindros estn mecanizados directamente en el cuerpo de la bomba

Acumulador de presinEl acumulador sirve para alojar en su interior una reserva de liquido hidrulico a presin. Esta reserva de presin sirve para suministrar lquido hidrulico rpidamente cuando exista una demanda por el circuito de suspensin. La existencia del acumulador sirve para mejorar la elasticidad de funcionamiento del circuito, ya que asume los choques hidrulicos de la utilizacin. Adems, descarga de trabajo a la bomba, permitiendo mrgenes de reposo evitando fases frecuentes de conjuncin y de disyuncin.Este elemento est constituido en su parte superior, por una esfera (1) de chapa embutida (fig. inferior) con dos cmaras (A) y (B) separadas por una membrana elstica (2). La cmara superior (A) contiene gas nitrgeno a una presin de 60 kgf/cm2 y en la inferior (B), unida por un racor (3) al cuerpo de regulacin, se aloja el aceite de reserva mandado por la bomba de alta presin.

Conjuntor-disyuntor (regulador de presin)Este regulador est constituida por dos vlvulas cuyos muelles van tarados a la presin de trabajo. Esta se debe situar entre los 145 bar, presin mnima necesaria, y los 170 bar, presin mxima que satura el volumen de almacenaje del acumulador.El conjuntor-disyuntor divide su funcionamiento en dos fases: Fase de disyuncin: en esta fase, la presin es superior a 170 bar. En este momento la presin interna vence la fuerza de los muelles y cierra la alimentacin de caudal. El caudal de lquido llega desde la bomba por la accin de la vlvula y se deriva al depsito mientras la utilizacin queda aislada.Mientras se va consumiendo el lquido, el regulador permanece en esta posicin hasta que disminuye a la presin mnima de tarado, aproximadamente 145 bar. Fase de conjuncin: en esta fase, las cmaras A y B alcanzan una presin de 145 5 bar. En este momento, el regulador cambia de posicin. Se comunica la alimentacin de la bomba con la utilizacin. La salida hacia el depsito queda cerrada.

FuncionamientoEl cuerpo inferior (fig. inferior) contiene el circuito de regulacin (conjuntor-disyuntor), cuyo funcionamiento consiste esencialmente en mantener la presin en el acumulador dentro de los lmites establecidos. El lquido a alta presin procedente de la bomba entra por un orificio, levantado la vlvula (2) pasando el lquido a presin a la parte baja del acumulador, aumentando la presin en el mismo y en "el circuito de utilizacin". Cuando la presin aumenta por encima del lmite establecido, empuja la vlvula (3) venciendo el resorte (4), con lo cual el lquido regresa al depsito. La vlvula (5) y el resorte (6) mantienen el circuito a la presin establecida, haciendo que el lquido mandado por la bomba pase directamente al depsito cuando en el circuito exista la presin correcta.

Vlvula niveladora (corrector de alturas)Esta vlvula mantiene constante la altura del vehculo con respecto al suelo independientemente de la carga de que este disponga. El corrector de alturas es una vlvula distribuidora de tres vas con las siguientes posiciones: Utilizacin con admisin, comunica los cilindros de suspensin con la fuente de alta presin. Utilizacin con escape, comunica los cilindros de suspensin con el depsito. Utilizacin aislada de admisin y escape, distribuidor en posicin neutra.

La vlvula niveladora (fig. inferior) est constituido por una vlvula de corredera (1) que permite poner en comunicacin la instalacin del circuito con los elementos de suspensin (acumulador-unidades oleoneumticas), los elementos de suspensin con la descarga al depsito y mantener la presin en el interior de los elementos de suspensin.Las cmaras (C) y (D), aisladas con unas membranas elsticas (2), se encuentran llenas de lquido procedente de las fugas existentes entre el eje distribuidor y el cilindro en sus desplazamientos de funcionamiento, intercomunicadas entre s y con salida de retorno al depsito.

Vlvula anticadaEst constituida por un cilindro en el que se encuentra alojado un pistn con su correspondiente muelle tarado. Su funcin es evitar que en una parada prolongada de vehculo, este pierda presin a travs de los correctores de altura y el dosificador de frenos. Cuando la vlvula esta en reposo, el eje es empujado por su muelle y por la propia presin de suspensin sobre su asiento, cerrando la comunicacin entre corrector y cilindro. De este modo se produce en el eje delantero aislamiento entre la suspensin y el corrector de altura delantero, y en el eje trasero, aislamiento entre la suspensin y el corrector de altura y el dosificador de frenos.