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Suspensión
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Suspensión
Hidroneumática
Esta suspensión combina un sistema mixto de elementos hidráulicos
y neumáticos que garantiza una suspensión suave y elástica,
facilitando, además, el reglaje y nivelación de la carrocería
de forma automática. Esta suspensión proporciona la confortable
sensación de "flotar", una gran estabilidad, que hace que apenas
se noten las desigualdades del terreno y también un notable agarre de
las ruedas al mismo.
Este tipo de suspensión tiene como principio la utilización de
unas esferas que tienen en su interior un gas (nitrógeno) que es compresible
y que se encuentran situadas en cada una de las ruedas. La función que
realiza el gas es la del muelle y esté es comprimido por la acción
de un liquido LHM (liquido hidráulico mineral) que recorre un circuito
hidráulico que comunica cada una de las cuatro ruedas.
El esquema hidráulico de suspensión esta formado por 6 bloques hidráulicos:
Esfera de suspensión
Las esferas son bloques neumáticos, similares al acumulador principal,
que cumplen la misión del muelle. En su interior se encuentra un gas
(nitrógeno) a la presión de tarado que constituye el elemento
elástico de la suspensión. La presión de tarado y el volumen
de la esfera depende de:
La presión de tarado de las esferas es idéntica en el mismo eje, pero distinta entre la parte delantera y la trasera debido a las diferencias de carga a soportar.
Amortiguador
Los amortiguadores de este tipo de suspensión aprovechan el circuito
hidráulico para desarrollar su función. Esto se consigue frenando
el paso del liquido entre el cilindro y la esfera.
El amortiguador es de doble efecto y va insertado en el interior de la esfera.
Esta constituido por una arandela de acero sinterizado en cuya periferia se
han efectuado unos orificios. Unas válvulas deformables en forma de laminillas
obturan el paso de aceite por los orificios. El numero de laminillas depende
de la carga soportada por cada eje. Por ejemplo, el eje delantero puede montar
un amortiguador con tres laminas para la compresión y tres para la extensión,
y el amortiguador trasero, cinco para la compresión y cinco para la extensión.
En los modelos mas recientes se utilizan amortiguadores disimétricos.
Estos montan distinto número de láminas para la compresión
y para la extensión.
Cilindro
Es el encargado de transmitir los movimientos de las ruedas a través
del brazo de suspensión al liquido hidráulico. El cilindro alberga
el pistón, unido al vástago que se desliza por su interior, y
el liquido a presión. Por su parte superior va unido a la esfera de la
suspensión, a la que transmite la presión hidráulica.
En la figura inferior podemos ver el comportamiento del elemento de suspensión cuando pasa la rueda por un realce o un bache en la carretera. En le primer caso el brazo de suspensión (sube) se acerca a la carrocería, el émbolo empuja el líquido hacia la cámara inferior de la esfera y comprime el nitrógeno de la cámara superior que actúa como muelle. Al separarse el brazo de suspensión (baja) de la carrocería por el efecto de un bache, arrastra el émbolo, y el nitrógeno se distiende empujando al liquido hacia el cilindro. Cuando funciona normalmente sin ninguna variación, el liquido que llena la parte superior del cilindro y la cámara inferior del conjunto elástico, se mantiene en equilibrio con la presión del gas.
Constitución
y funcionamiento
Cada rueda lleva acoplada una unidad de suspensión hidroneumática
independiente, como la representada en la figura inferior, unida al brazo de
suspensión de cada rueda.
Cuando la rueda encuentra un obstáculo, el brazo (9) transmite el movimiento
al pistón (5) a través de la bieleta (11) y el empujador (12)
que comprime el aceite de la cámara 6, presionando y comprimiendo el
gas contenido en la cámara A de la esfera (2) que, en este caso, hace
las funciones de muelle o ballesta, recuperándose, al bajar la rueda,
por el retroceso del pistón. Entre la parte inferior de la esfera y el
cilindro existe una válvula bidireccional (3) que hace las funciones
de amortiguador al regular el paso de aceite de un lado a otro.
Corrección
automática
La corrección automática de esta suspensión, que mantiene
la altura de la carrocería portante al aumentar o disminuir la carga
del vehículo, se consigue haciendo entrar aceite a presión en
el cilindro (1) cuando aumenta la carga o haciéndole salir, cuando ésta
disminuye, por medio de una válvula de corredera (válvula niveladora).
Posicionado
de tres alturas diferentes
El sistema permite, además, dar tres niveles de altura al vehículo:
una normal para marcha por ciudad, una alta para circular por malos caminos
con grandes desniveles y otra baja, que hace descender la carrocería
y el centro de gravedad del vehículo para correr a grandes velocidades
por autopista.
Circuito
hidráulico de alimentación
El circuito hidráulico que regula el sistema de suspensión representado
en el esquema (fig. inferior) está constituido por una bomba (2) de alta
presión, movida por el motor del vehículo, que aspira aceite de
un depósito (1) y lo envía a presión al acumulador (3)
que lo mantiene a la presión correcta de funcionamiento (unos 5 a 7 kgf/cm2)
regulada por una válvula de descarga (10). El aceite a presión,
procedente de este elemento, pasa a través de un cerrojo (4) al nivelador
(5) que se mantiene cerrado mientras la carrocería ocupe su posición
normal de nivelación. La bomba de alta presión, análoga
a la utilizada en los circuitos de servodirección, mantiene la suficiente
presión en el acumulador para ser utilizada en el circuito.
Funcionamiento
Cuando la rueda encuentra un obstáculo, al subir ésta por efecto
del mismo, desplaza al pistón (5) (fig. superior) comprimiendo el aceite
en la cámara (B) y el gas contenido en la cámara (A) haciendo
de muelle y amortiguador conjuntamente, absorbiendo así las reacciones
de la rueda.
La presión progresiva en el gas mantiene, como en el caso de la suspensión
neumática, una deformación variable en el elemento elástico,
haciendo que su curva característica de reacción se mantenga dentro
de los límites oscilatorios idóneos. A su vez, por control directo
sobre la presión en el líquido, hace que la carrocería
se mantenga estable y nivelada cualquiera que sea la posición de las
ruedas con respecto a ella.
Cuando la carrocería baja por efecto de subir la rueda o por una mayor
sobrecarga en el vehículo, efectúa un desplazamiento del brazo
de suspensión, que empuja el pistón del nivelador (5) hacia el
interior disminuyendo el recorrido de la suspensión pero, a su vez, origina
un giro en la barra de acoplamiento de las ruedas a la carrocería, produciendo
una torsión en la misma que hace girar la lengüeta de unión
(9) al nivelador (5) que actúa sobre las válvulas para dejar pasar
el aceite a la unidad oleoneumática. El aumento de presión en
el elemento de rueda obliga a desplazar el pistón que, al empujar al
brazo de suspensión, hace subir nuevamente la carrocería. Este
movimiento ascendente suprime la torsión de la barra de acoplamiento
y la lengüeta vuelve a su posición primitiva hasta que la carrocería
alcance el nivel establecido; en ese momento se cierran las válvulas
del nivelador.
Cuando la rueda baje o la carrocería suba por efecto de la disminución
de la carga en la misma, se produce un efecto contrario en la torsión
de la barra de acoplamiento (7) que mueve la lengüeta (9) y las válvulas
del nivelador en sentido contrario, dejando paso a la presión de aceite
en los elementos de la rueda hacia el depósito, con lo cual, al disminuir
la presión en el interior del cilindro, la carrocería baja, eliminando
la torsión y cerrando nuevamente las válvulas del nivelador cuando
ha alcanzado la altura establecida.
El cerrojo (4) (también conocida como válvula anticaida) tiene
la misión de aislar a los elementos de suspensión a motor parado
para que no pierdan aceite o presión cuando el vehículo se encuentre
estacionado. Este dispositivo se cierra manualmente desde el tablero de mandos
por medio de la palanca (8) y se abre automáticamente al pisar el pedal
de embrague.
Mando manual de nivel
Para establecer los distintos niveles de altura en la carrocería se dispone
de una palanca al alcance del conductor que acciona el nivelador en uno u otro
sentido, para aumentar o disminuir la presión en los cilindros de suspensión.
Este sistema de nivelación manual permite, además, poder cambiar
las ruedas sin necesidad de utilizar el gato hidráulico. Para ello se
sube la carrocería al máximo, aumentando la presión en
sus elementos de suspensión; en esta posición, se coloca un calzo
en el lado de la rueda a cambiar y se quita la presión, con lo cual,
la carrocería tenderá a bajar, pero como no puede hacerlo por
estar calzada, será la rueda la que suba, quedando libre para ser reemplazada.
Depósito de aceite
Este depósito,
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 aspiración de la bomba y, el otro, a la entrada del líquido
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 depósito, es de unos 6,5
a 7 litros. El líquido, en el interior del depósito, debe mantenerse
a un nivel determinado, con capacidad suficiente para mantener la presión
en los elementos de suspensión y debe dejar espacio libre para el líquido
de retorno; éstos límites están entre 1,5 L como máximo
y 1 L como mínimo, indicados en el depósito de forma visible.
Bomba de
alta presión
Se trata de una bomba mecánica que es arrastrada por el motor mediante
una correa. Aspira el líquido hidráulico contenido en el depósito
para enviarlo a presión a los elementos. La bomba de alta presión
esta formada por 5 o 6 pistones de aspiración central, dispuestos circularmente,
accionados por un plato oscilante. Los cilindros están mecanizados directamente
en el cuerpo de la bomba
Acumulador
de presión
El acumulador sirve para alojar en su interior una reserva de liquido hidráulico
a presión. Esta reserva de presión sirve para suministrar liquido
hidráulico rápidamente cuando exista una demanda por el circuito
de suspensión. La existencia del acumulador sirve para mejorar la elasticidad
de funcionamiento del circuito, ya que asume los choques hidráulicos
de la utilización. Ademas, descarga de trabajo a la bomba, permitiendo
márgenes de reposo evitando fases frecuentes de conjunción y de
disyunción.
Este elemento está constituido en su parte superior, por una esfera (1)
de chapa embutida (fig. inferior) con dos cámaras (A) y (B) separadas
por una membrana elástica (2). La cámara superior (A) contiene
gas nitrógeno a una presión de 60 kgf/cm2 y en la inferior (B),
unida por un racor (3) al cuerpo de regulación, se aloja el aceite de
reserva mandado por la bomba de alta presión.
Conjuntor-disyuntor
(regulador de presión)
Este regulador esta constituida por dos válvulas cuyos muelles van tarados
a la presión de trabajo. Esta se debe situar entre los 145 bar, presión
mínima necesaria, y los 170 bar, presión máxima que satura
el volumen de almacenaje del acumulador.
El conjuntor-disyuntor divide su funcionamiento en dos fases:
Funcionamiento
El cuerpo inferior (fig. inferior) contiene el circuito de regulación
(conjuntor-disyuntor), cuyo funcionamiento consiste esencialmente en mantener
la presión en el acumulador dentro de los límites establecidos.
El líquido a alta presión procedente de la bomba entra por un
orificio, levantado la válvula (2) pasando el líquido a presión
a la parte baja del acumulador, aumentando la presión en el mismo y en
"el circuito de utilización". Cuando la presión aumenta
por encima del límite establecido, empuja la válvula (3) venciendo
el resorte (4), con lo cual el líquido regresa al depósito. La
válvula (5) y el resorte (6) mantienen el circuito a la presión
establecida, haciendo que el líquido mandado por la bomba pase directamente
al depósito cuando en el circuito exista la presión correcta.
Válvula
niveladora (corrector de alturas)
Esta válvula mantiene constante la altura del vehículo con respecto
al suelo independientemente de la carga de que este disponga. El corrector de
alturas es una válvula distribuidora de tres vías con las siguientes
posiciones:
La válvula
niveladora (fig. inferior) está constituido por una válvula de
corredera (1) que permite poner en comunicación la instalación
del circuito con los elementos de suspensión (acumulador-unidades oleoneumáticas),
los elementos de suspensión con la descarga al depósito y mantener
la presión en el interior de los elementos de suspensión.
Las cámaras (C) y (D), aisladas con unas membranas elásticas (2),
se encuentran llenas de líquido procedente de las fugas existentes entre
el eje distribuidor y el cilindro en sus desplazamientos de funcionamiento,
intercomunicadas entre sí y con salida de retorno al depósito.
Válvula
anticaída
Esta constituida por un cilindro en el que se encuentra alojado un pistón
con su correspondiente muelle tarado. Su función es evitar que en una
parada prolongada de vehiculo, este pierda presión a través de
los correctores de altura y el dosificador de frenos.
Cuando la válvula esta en reposo, el eje es empujado por su muelle y
por la propia presión de suspensión sobre su asiento, cerrando
la comunicación entre corrector y cilindro.
De este modo se produce en el eje delantero aislamiento entre la suspensión
y el corrector de altura delantero, y en el eje trasero, aislamiento entre la
suspensión y el corrector de altura y el dosificador de frenos.
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