Tabla de contenidos
Estabilidad en el automóvil es la capacidad del mismo para que las cuatro ruedas se mantengan en contacto con el suelo sin deslizar durante la marcha, siguiendo la ruta indicada por la posición del volante de dirección y las actuaciones sobre el acelerador y freno.
Si se circula rápido y las ruedas mantienen el contacto sin deslizar, el automóvil oscilará y se balanceará, pero no llegará a derrapar, que es cuando las ruedas pierden adherencia sobre el piso.
Concepto de trayectoria
Trayectoria es la dirección que sigue el automóvil y ha de coincidir con la indicada por el volante.
Si se desvía el automóvil de la dirección marcada por la posición del volante se pierde la trayectoria.
Trayectoria en recta
En la imagen 3.1 se ven dos automóviles en un tramo recto de carretera con el volante centrado.
El vehículo azul sigue la trayectoria correcta y el rojo se desvía hacia un lado perdiendo la trayectoria, en este caso a la izquierda.
Hay varias causas posibles para la pérdida de trayectoria en recta; planeo de alguna de las ruedas sobre el agua, aquaplaning, (capítulo 20. Ruedas), deslizamiento por exceso de aceleración, de retención o de frenada (capítulo 25. ABS y sus derivados) y viento lateral (se explica más adelante) entre otras posibles.
Trayectoria en curva
El automóvil ha de seguir el trazado de la curva que va indicando el volante, si es así el vehículo sigue la trayectoria correcta como el de la imagen 3.2.
El automóvil de la imagen 3.3 se sale de la trayectoria por deslizamiento de las ruedas traseras, es sobreviraje, gira más de lo debido.
En el caso del automóvil de la imagen 3.4 el deslizamiento que provoca la pérdida de trayectoria es de las ruedas delanteras, subviraje, gira el vehículo menos de lo que debería.
En la imagen 3.5 se representan los trazados de la curva explicados, correcto, deslizamiento de las ruedas traseras, sobreviraje y de las delanteras, subviraje.
El deslizamiento en curva, pérdida de trayectoria, se produce al superar la adherencia entre neumáticos y suelo, hay varias causas posibles; exceso de velocidad, presión incorrecta de neumáticos o mal estado, amortiguadores defectuosos, errores de conducción, …
Comportamiento en curva; sobreviraje
El automóvil ha de seguir el trazado de la curva indicado por el volante, pero hay situaciones en que no es así y se producen desvíos con pérdida de trayectoria.
La pérdida de trayectoria en curva se produce cuando las ruedas traseras, delanteras o las cuatro deslizan sobre el suelo lateralmente.
En curva al límite de adherencia hay tres posibles pérdidas de trayectoria a velocidad mantenida según deslicen antes las ruedas traseras, delanteras o las cuatro simultáneamente.
Con propulsión, (tracción trasera), tracción (delantera) y 4×4 las tendencias genéricas es que deslicen antes al límite de adherencia en curva las ruedas motrices, respectivamente las traseras (sobreviraje), delanteras (subviraje) y las 4 (4×4).
Este comportamiento se puede modificar con ajustes de suspensión efectivos con piso seco, pero sobre firme deslizante se tiende a recuperar el comportamiento genérico según las ruedas motrices.
Imagen 3.6. Sobreviraje al límite de adherencia
- Deslizan las ruedas traseras, es un comportamiento genérico con propulsión (tracción trasera).
- Deslizan las ruedas traseras en aceleración al sumarse la fuerza motriz y la de apoyo lateral en las ruedas motrices que las desvían hacia el exterior de la curva, se ve después.
Imagen 3.7. Corrección del sobreviraje con propulsión (tracción trasera)
- Decelerar y girar el volante en sentido contrario hasta compensar el sobreviraje, actuar de igual forma si se repite.
Imagen 3.8. Corrección con tracción (delantera)
- Seguir acelerando girando el volante en sentido contrario hasta compensar el sobreviraje.
- Ya se ha comentado que mediante el tarado de las suspensiones se puede hacer que con tracción (delantera) al límite de adherencia en curva aparezca sobreviraje.
- Se logra de forma genérica endureciendo la suspensión trasera con respecto a la delantera, luego se detalla más.
La corrección del sobreviraje exige pericia al conductor.
Con la presión de los neumáticos (capítulo 20) y más con modificaciones de la suspensión (capítulo 21) se puede variar el comportamiento de un automóvil con tendencia a sobrevirar, sobre todo con buena adherencia.
Comportamiento en curva; subviraje
Imagen 3.9. Subviraje al límite de adherencia
- Deslizan las ruedas delanteras, es un comportamiento genérico con tracción (delantera).
- Deslizan las ruedas delanteras en aceleración al sumarse la fuerza motriz y la de apoyo lateral en las ruedas motrices que las desvían hacia delante y hacia el exterior.
- Se amplía la información más adelante.
Corrección con tracción (delantera) imagen 3.10 y propulsión (tracción trasera) imagen 3.11; se suelta el acelerador, al aumentar el peso en las ruedas delanteras recuperan parte o toda la adherencia pudiendo volver a la trayectoria.
Es una reacción automática en cualquier conductor.
Si aparece subviraje en curva y se frena, se genera un efecto dinámico en el coche que induce sobreviraje, pero son reacciones bruscas que hay que saber dosificar.
Ya se ha comentado que mediante el tarado de las suspensiones se puede hacer que con propulsión (tracción trasera) al límite de adherencia en curva aparezca subviraje.
Se logra de forma genérica endureciendo la suspensión delantera con respecto a la trasera, se comenta con más detalle después.
Con la presión de los neumáticos (capítulo 20) y más con modificaciones de la suspensión (capítulo 21) se puede variar el comportamiento de un automóvil con tendencia a subvirar, sobre todo con buena adherencia.
Comportamiento en curva; neutro
Imagen 3.12. Neutro al límite de adherencia; deslizan las cuatro ruedas, es un comportamiento genérico con 4×4 (permanente).
Al tener a la vez la fuerza motriz y la de apoyo lateral en cada rueda deslizan las cuatro abriendo el radio de la curva hacia el exterior.
Corrección; el comportamiento neutro no se puede corregir, se ha de inducir sobreviraje o subviraje para actuar a continuación.
Si se produce este comportamiento neutro se deja de acelerar para actuar seguidamente si es preciso imagen 3.13, probablemente se asiente el automóvil o sobrevire.
En competición se gira el volante en sentido opuesto a la curva antes de entrar, para girar en el sentido de la curva a continuación provocando balanceos opuestos seguidos que provocan sobreviraje, y el piloto lo corrige, imagen 3.14.
Con reparto variable de fuerza motriz (par) delante y detrás con 4×4, el sistema puede tratar de corregir el comportamiento neutro cuando se presenta.
También con el ajuste de la dureza de las suspensiones se puede lograr que al límite en curva aparezca sobreviraje o subviraje y actuar en consecuencia.
En el capítulo 20 se explican los ajustes de suspensión y en el 22 los tipos de 4×4.
Relación entre el comportamiento en curva y la implantación técnica
La tendencia del comportamiento en curva al límite de adherencia depende de diversos factores, los más influyentes son la implantación técnica, reparto de pesos y cuáles son las ruedas motrices.
Genéricamente con propulsión (tracción trasera) la tendencia es de sobreviraje (imágenes 3.15), con tracción (delantera) sería de subviraje (imágenes 3.16), y si es un automóvil 4×4 (con reparto simétrico de la fuerza motriz entre ejes) la tendencia genérica es a deslizar simultáneamente de las cuatro ruedas, neutro (imágenes 3.17).
Tomando la curva acelerando al llegar al límite de adherencia los automóviles de las imágenes tendrían mayores tendencias genéricas los que tienen +++, tendencias medias ++ y menos tendencia +.
Con respecto a los tres vehículos con 4×4; el de la imagen inferior (+) tendería a neutro y sobreviraje (bastante peso colgado detrás), el de la imagen del centro (++) estaría entre neutro y subviraje y el de la imagen superior (+++) es el que tiene más tendencia a neutro.
Lo explicado en este capítulo sobre el comportamiento en curva al límite de adherencia, a partir de la incorporación del control de estabilidad y trayectoria en curva (CETC) en el antibloqueo de frenos (ABS +), sobreviraje, subviraje o neutro, no llegan a producirse, pues en cuanto se manifiesta alguna tendencia el ABS + entra en acción para mantener la trayectoria.
Pero sigue habiendo relación, pues si la tendencia a la pérdida de trayectoria es más o menos marcada, por implantación, reparto de pesos, eje motriz, tarado de suspensiones, … la intervención del ABS+ puede ser intrusiva en exceso afectando a las sensaciones percibidas por el conductor.
Cuanto mejor sea la estabilidad del automóvil menos tendrán que intervenir las ayudas de seguridad activa o primaria integradas en el ABS + (capítulo 25).
Tecnologías para alterar el comportamiento en curva con propulsión y tracción
Los comportamientos genéricos en curva al límite de adherencia según la implantación técnica y ruedas motrices se pueden modificar, como se ha comentado.
En las imágenes 3.18 se representan didácticamente unas formas de hacerlo.
En la zona del contacto del neumático con el suelo se produce la adherencia, que se representa en las imágenes por un círculo amarillo alrededor de cada rueda.
Las fuerzas a que se someten los neumáticos en el suelo en curva son; la de apoyo lateral en las cuatro (azul), las fuerzas motrices en las que reciben la fuerza del motor (rojo) y la resultante en las motrices (verde) por los efectos combinados en cada rueda de la fuerza lateral y motriz.
Mientras se mantengan las fuerzas dentro del círculo de adherencia no hay deslizamiento, si alguna fuerza supera el círculo esa rueda desliza.
Modificando la fuerza lateral en las ruedas, sean o no motrices, se altera el comportamiento en curva, veámoslo;
Imagen superior izquierda
- Se ve como el vehículo con propulsión sobrevira; las resultantes (verde) de las fuerzas motrices (rojo) y de apoyo lateral en cada rueda (azul) se salen del círculo de adherencia provocando el deslizamiento de estas ruedas traseras.
- Se aprecia como la fuerza lateral en las ruedas delanteras se mantiene dentro del círculo de adherencia.
Imagen superior derecha
- Se han modificado las suspensiones; es más “dura” la delantera lo que provoca más fuerza lateral y al ser más “blanda” la trasera se reduce la fuerza lateral.
- En estas condiciones la fuerza lateral en las ruedas delanteras se sale del círculo de adherencia haciendo que se desvíen, en las traseras la resultante no supera el círculo de adherencia por lo que mantienen la trayectoria, el resultado es que aparece subviraje con propulsión.
Imagen inferior izquierda
- Representa subviraje en un vehículo con tracción (delantera), la suma de la fuerza motriz más la de apoyo en cada rueda hace que las resultantes superen el círculo de adherencia, deslizando las ruedas delanteras.
- En las traseras las fuerzas laterales se mantienen dentro del círculo de adherencia no deslizando las ruedas.
Imagen inferior derecha
- En el vehículo con tracción (delantera) se ha endurecido la suspensión trasera, lo que hace aumentar las fuerzas de apoyo lateral que, al salirse del círculo de adherencia provocan el deslizamiento de las ruedas traseras.
- La suspensión delantera es más blanda haciendo que las fuerzas laterales sean menores, la suma de estas más las fuerzas motrices dan las resultantes, que se mantiene dentro del círculo de adherencia no deslizando.
- El resultado es sobreviraje con tracción (delantera).
Estos ajustes de suspensión los hace el fabricante del automóvil para lograr el comportamiento acorde con el tipo de vehículo.
También se pueden modificar los comportamientos genéricos con propulsión y tracción mediante la geometría de asentamiento de las ruedas en el suelo.
Estos temas se explican el capítulo 21 de suspensión.
En un automóvil con tendencia genérica a comportamiento neutro, se puede modificar con los tarados de suspensiones y geometría de las ruedas.
En cualquier automóvil sea cual sea su implantación técnica o ruedas motrices, si en curva sin que haya deslizamiento al no haber superado el límite de adherencia, se frena, la tendencia es de sobreviraje, deslizamiento de las ruedas traseras.
Hasta la llegada de los sistemas electrónicos de control de trayectoria, los coches con propulsión (tracción trasera) se consideraban delicados de conducir por la exigencia de habilidades de conducción para corregir el sobreviraje.
Como se ha comentado todos estos comportamientos son tendencias que al empezar a manifestarse se controlan con los sistemas electrónicos de seguridad activa o primaria, entre los que el principal es el ABS al que se han ido añadiendo sus derivados (ABS +).
Dispone de diferentes complementos para ayudar a mantener la trayectoria; antibloqueo de frenos (ABS), regulador electrónico de frenada trasera (ReFT), control de frenada en curva (CFC), control de tracción en aceleración (CTA), control de retención motor (CRM), control de estabilidad y trayectoria en curva (CETC) son los principales y se explican en el capítulo 25.
Hay más incorporaciones en el automóvil de sistemas activos que pueden accionar diferentes mandos sin intervención del conductor, la dirección es uno con gran trascendencia.
Se busca que la combinación de todos los sistemas en conjunto pueda interactuar para tratar de solucionar situaciones de riesgo.
Para lograrlo se ha de diseñar un “cerebro artificial” con todas las informaciones necesarias para tomar las mejores decisiones en cada momento, sin errores.
Cuando el “cerebro artificial” sea capaz de dirigir el automóvil por si mismo, sin necesitar supervisión del conductor habrá llegado el coche autónomo.
Sensibilidad al viento lateral
Circulando por carretera o autopista el viento lateral afecta a la trayectoria seguida por el automóvil.
Si el viento es constante se ha de girar la dirección para compensar sus efectos, pero si es racheado es bastante más difícil al provocar cambios bruscos en la inercia de la marcha.
Pasa algo parecido al adelantar o cruzarse a poca distancia con vehículos de gran tamaño.
Son diversos los factores que afectan a la sensibilidad del automóvil al viento lateral; implantación técnica, reparto de pesos entre ejes, forma y superficie lateral de la carrocería y presión de los neumáticos.
En lo referente a la superficie y forma lateral del automóvil, se altera si se montan portaequipajes en el techo por lo que hay que aumentar las precauciones y reducir la velocidad.
El fabricante del automóvil preconiza determinadas presiones en los neumáticos delanteros y traseros, diferentes según la carga transportada y la velocidad de circulación prevista, para que con viento lateral el comportamiento del automóvil sea el representado en la imagen 3.19; en caso de que se afecte a la trayectoria se desvía la parte delantera en sentido opuesto al viento, y la corrección con el volante hace entrar de nuevo al vehículo en su carril.
Si las presiones no son correctas puede suceder lo representado en la imagen 3.20; el efecto del viento desvía la parte posterior del automóvil en el sentido del viento, y para corregir la trayectoria al girar el volante se sale el coche más del carril, hay que reducir rápidamente la velocidad para recuperar el control al disminuir el efecto del viento lateral.
En el capítulo 20 de ruedas se explica con más detalle la relación entre el viento lateral y la presión de los neumáticos.
