SUSPENSIÓN MHERSON & DOUBLE WISHBONE

FUNCIÓN • La suspensión de un automóvil está constituida por el conjunto de muelles, amortiguadores y otros elementos que unen el chasis al eje de las ruedas y cuya finalidad principal es aumentar la comodidad de los ocupantes.

PARTES BÁSICAS En general cualquier sistema de suspensión está constituido por los siguientes elementos: • Brazos transversales: conectan la articulación de la dirección y eje de la rueda con la carrocería o el chasís. • Articulación de la dirección. • Bujes de caucho. • Rótulas • Resortes • Amortiguadores.

SUSPENSIÓN MHERSON • Suspensión desarrollada por Earl s. Mherson en 1951 para el modelo Ford Consul. • La principal idea de este diseño fue que la configuración permita flexión independiente en una sola rueda sin que tenga que flexionar todo el vehículo.

SUSPENSIÓN MHERSON • Ventajas: • • • • • • • •

Ampliamente utilizado en las ruedas directrices. Sencillez en fabricación y mantenimiento. Espacio relativamente pequeño Bajos costos de producción Pequeños requerimientos de espacio para su instalación Fácil maniobrabilidad Permite un menor consumo de gasolina ya que tiene un peso reducido. Con la suspensión independiente el movimiento de subida y bajada de una de las ruedas por efecto de las irregularidades del terreno no afecta al movimiento de la otra. Los vehículos con suspensión independiente poseen un centro de oscilación mas alto por tanto se reduce el brazo de oscilación, el momento de torsión y el balanceo (produce menos inclinación en curvas). Esta suspensión tiene menos golpeteo y mayor adherencia en la rueda. Los choques y vibraciones no se transmiten entre ruedas del mismo eje.

SUSPENSIÓN MHERSON • Desventajas: • Tiene un problema geométrico, ya que debido a su configuración no es posible que el movimiento de la rueda sea vertical, sino que el ángulo vertical varía algunos grados durante su movimiento. • Además transmite el movimiento directamente del asfalto al chasis, lo que provoca ruidos y vibraciones en el habitáculo. • Se puede también colocar para el eje trasero, pero el volumen del maletero se ve perjudicado por el volumen que ocupan las torres. • Con esta configuración es imprescindible que la carrocería sea más resistente en los puntos donde se fijan los amortiguadores y muelles.

SUSPENSIÓN MHERSON Versión Original del Sistema Mc Pherson: El diseño original de Earle Mherson tiene: - El amortiguador como elemento de guiado en la parte superior con un brazo, y En la parte inferior, dos elementos: - Un brazo transversal para soportar los esfuerzos trasversales, y. - El brazo de palanca de la estabilizadora para soportar los esfuerzos longitudinales. • El conjunto muelle amortiguador es de compresión libre por lo tanto tiene un solo grado de libertad. • Al transmitirse mediante el conjunto muelle-amortiguador todos los esfuerzos al chasis se requiere un dimensionado más rígido de la carrocería en la zona de apoyo de la placa de fijación

VARIANTES EN LA MC PHEARSON. A partir de esta configuración se realizan múltiples variaciones al diseño original de esta suspensión: Las opciones son: 1. Se mantiene la configuración pero transversalmente tiene un puente el cual se une a la carrocería y los brazos transversales y longitudinales son más largos.

VARIANTES EN LA MC PHEARSON. 2. Se reemplaza el brazo transversal inferior por un triangulo, y se elimina el brazo longitudinal, en este caso la barra estabilizadora esta unida directamente sobre el triangulo.

VARIANTES EN LA MC PHEARSON. 3. Se reemplaza el brazo transversal inferior por dos brazos transversales.

4. Se reemplaza el brazo transversal inferior por dos brazos o triángulos uno inferior y otro superior (DOBLE WISHBONE)

VARIANTES EN LA MC PHEARSON. Dobles triángulos superpuestos: En tracción posterior: Se tienen un paralelogramo deformable creado por triángulos superpuestos (el inferior anclado a un subchasis).

El movimiento del diferencial trasero se elimina con lo que se gana espacio en el interior del vehículo.

SUSPENSIÓN DOUBLE WISHBONE • Debe su nombre a la forma de los brazos transversales, en forma de horquilla o bien brazo en “a” • Conforma un sistema de paralelogramo que permite al eje de la rueda moverse verticalmente. • Cuando esto sucede los brazos transversales tienen un ligero movimiento de lado a lado causado por el arco que describen los puntos de pivote. • En esta configuración el brazo inferior carga con la mayor parte de la carga.

Efectos Dinámicos de la Suspensión Mc Pherson- Double Wishbone. • Centro instantáneo de rotación (CIR).

Determinado por: - Longitud y ángulo de inclinación de los triángulos de la suspensión.

La distancia existente entre el CIR y la línea que une los anclajes de las manguetas define el radio del arco que sigue la rueda al moverse la suspensión.

Cuanto mayor sea dicho radio la trayectoria de la rueda será más rectilínea (genera menor camber). Cuanto menor sea, la trayectoria de la rueda será más curva (genera mayor camber). Adicionalmente, cuando el radio de arco es demasiado corto hace que la suspensión se comporte de manera similar a un eje pivotante, levantando el chasis en uno de sus lados y hundiéndolo en el otro ante las fuerzas laterales. Este es el caso de la suspensión Mc Pherson convencional.

• Centro de balanceo (RC).

El RC es el punto alrededor del cual rota el CHASIS cuando comprimimos una de las suspensiones. Cada eje tiene su propio RC y pueden ser diferentes entre ellos. La unión de los RC determina el eje de balanceo, que es el eje alrededor del cual rota el vehículo en su conjunto.

La distancia vertical entre el centro de gravedad (CG) y el centro de balanceo (RC) determina el momento de balanceo al aplicarse una fuerza centrífuga sobre el CG.

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Si el CG y el RC están en el mismo punto, una aceleración lateral no producirá ninguna inclinación lateral en el chasis. Si el CG está más alto que el RC ( lo más habitual ), una aceleración lateral producirá una rotación del chasis hacia el exterior de la curva. Si el CG está más bajo que el CB ( poco habitual ), una aceleración lateral producirá una rotación del chasis hacia el interior de la curva.

Lo que complica un poco el análisis es que el RC depende del centro instantáneo de rotación de la suspensión, el cual varía constantemente en función del grado de compresión de la suspensión.

• Movimiento lateral del neumático.

Es generado por la trayectoria más o menos curva que sigue el neumático al comprimirse la suspensión. Genera los siguientes inconvenientes: -

Genera un rozamiento lateral que nos hace perder velocidad. Modifica continuamente el límite de agarre lateral del neumático.

• Elección de la geometría frontal de la suspensión. Triángulos paralelos y de igual longitud:

- Control de caída: Excelente. - Control desplazamiento lateral: Regular. - Control caída con balanceo chasis: Muy malo.

Triángulos paralelos con el inferior más largo.

- Control de caída: Regular. - Control desplazamiento lateral: Muy bueno. - Control caída con balanceo chasis: Regular.

Triángulos no paralelos con el inferior más largo (el triángulo inferior cercano a la horizontal y el superior con una inclinación hacia el centro del chasis y las longitudes de los brazos con una relación de entre 1,2 y 1,5 a 1).

- Control de caída: Malo. - Control desplazamiento lateral: Muy bueno. - Control caída con balanceo chasis: Excelente.

• Influencia de la geometría de la dirección sobre la suspensión (BUMP STEER Y ROLL STEER). Cuando la suspensión se comprime o se extiende, el tirante de dirección sube y baja junto a la rueda. Si la trayectoria de la rótula que une la mangueta y el tirante de dirección no es paralela a la que sigue el eje de la rueda se producirá un giro indeseado de la dirección. Para evitarlo: - La rótula exterior del tirante de dirección debe de estar situada en cualquier punto de la línea que une las rótulas inferior y superior de la mangueta o en su prolongación. - La rótula interior del tirante de dirección debe de estar situado en cualquier punto de la línea que une los anclajes superior e inferior de los triángulos en el chasis o en su prolongación. - La prolongación del tirante de dirección debe de pasar por el centro instantáneo de rotación de la suspensión.

CONCLUSIONES.

• A primera vista parecería deseable tener un CB a la altura del CG o por encima de él para evitar el balanceo del chasis hacia el exterior en las curvas. Sin embargo, un CB elevado comporta que la fuerza lateral que ejerce el neumático exterior a través de las suspensiones tenga una componente vertical hacia arriba que levanta el chasis. • Lo más habitual en monoplazas de competición es que el CB esté entre unos 3 cm por debajo del suelo y unos 5 cm por encima de este. Así logramos minimizar el levantamiento del chasis y el deslizamiento lateral de la rueda ante los baches. Sin embargo, sufriremos un mayor momento de balanceo que tendremos que contrarrestar bajando decididamente el centro de gravedad. • Comparativamente, el comportamiento óptimo de la suspensión se prefiere en el control del balanceo del chasís en una curva; luego se desea que tenga un buen control del desplazamiento lateral frente a los baches y finalmente, siendo el menos importante, un buen control de caída. Estas características se obtienen con la configuración de Triángulos no paralelos con el inferior más largo. • El ángulo de los triángulos se define para situar el CIR y el CB en el lugar deseado. Cuanto más lejos esté el CIR más bajo estará el CB. • Además del diseño de la geometría, hay que considerar la flexibilidad de los materiales y las tolerancias de las uniones, que generalmente juegan en nuestra contra. • La dirección sin bump steer no existe. Simplemente porque la posición de la rótula interior se desplaza lateralmente al torcer y porque el centro instantáneo de rotación va cambiando al comprimirse la suspensión. Lo que podemos hacer es minimizarlo hasta un límite razonable.

• http://www.aficionadosalamecanica.net/mherson.htm • http://www.carbibles.com/suspension_bible.html • http://upcommons.upc.edu/pfc/bitstream/2099.1/12852/3/C%C3% A0lculs.pdf • http://www.conrderacing.com/2012/10/tecnica-suspension-tipos1.html • http://earchivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/11786/PROYECTO%20FIN %20DE%20CARRERA-DANIEL_MESA_FDEZ.pdf?sequence=1 • http://www.aficionadosalamecanica.net/suspension3.htm • http://earchivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/7554/PFC%20%20Ivan%2 0Mula.pdf;jsessionid=210DFF24A78E614110986158841DFCE4?sequ ence=1 • http://www.zonagravedad.com/modules.php?name=News&file=arti cle&sid=760