Video resumen Amortiguadores variables
La suspensión del automóvil tiene como principal objetivo mantener en permanente contacto los neumáticos con el suelo.
Se complementa este primer objetivo con priorizar el confort o la estabilidad, y se ha de elegir para cada tipo de automóvil el equilibrio más adecuado.
De los elementos de suspensión, los amortiguadores tienen trascendental influencia en el comportamiento relacionado con el confort y estabilidad.
En este artículo vamos a explicar como se puede ampliar el margen de actuaciones del amortiguador, en busca de conseguir que en un mismo automóvil se pueda disponer de más confort, suspensión “blanda”, o más estabilidad, suspensión más “dura”, con los mismos amortiguadores.
En realidad hay un equilibrio entre los elementos elásticos, vamos a representar muelles en el artículo, y los amortiguadores variables, pero con el mismo muelle (o elementos elástico) se pueden montar amortiguadores con distinta dureza cambiando bastante el comportamiento del automóvil.
Elementos de suspensión; funciones del amortiguador
Para entrar en materia, antes un breve repaso a los principales elementos de suspensión sobre la silueta de un Mini en la siguiente animación:
- Se representa la estructura interna de la carrocería
- Brazos de suspensión; son los elementos móviles que permiten los desplazamientos entre las ruedas y la carrocería
- Soportes de elementos de suspensión; en este caso de los muelles y amortiguadores
- Muelles helicoidales como elementos elásticos; hay otras posibilidades, ballestas, barras de torsión y conjuntos neumáticos entre otros
- Amortiguadores; su función es mantener el contacto los neumáticos con el piso y reducir las oscilaciones
- Se ve el funcionamiento de la suspensión
- Detalle del amortiguador en radiografía:
- Cámara de compensación (con aire o gas a presión); permite asumir las variaciones de volumen entre las dos cámaras de aceite del amortiguador, en la cámara superior no hay eje y si en la inferior, que ocupa un volumen
- Pistón con pasos de aceite; divide en dos cámaras el contenido de aceite en el interior del amortiguador. Por sus pasos, de determinada sección, ha de pasar el aceite al funcionar la suspensión
- Eje del amortiguador; es el elemento que unido al pistón se desplaza con relación al cuerpo al funcionar la suspensión
- Cilindro o cuerpo; es la parte exterior del amortiguador que contiene en su interior los elementos anteriores
- Apoyo en la carrocería; en este caso por la parte superior del cuerpo del amortiguador
- Apoyo en el brazo; en la imagen se ve en la parte inferior del eje
- La dureza del amortiguador; es función de la sección de los pasos de aceite en el pistón, con más sección es “blando” y con menos sección “duro”, con opciones intermedias
La cámara de compensación se ha ubicado en la parte superior, pues ha de estar en el lado opuesto a la cámara de aceite donde está el eje del pistón.
Esta cámara de compensación también se puede situar alrededor del cuerpo del amortiguador, como una corona circular, para reducir la longitud del amortiguador.
En las imágenes para este artículo mantenemos la posición de la cámara de compensación en la parte superior para no complicar el tema central de “Amortiguadores de dureza variable”.
Selección de dureza de los amortiguadores
El tarado de la suspensión ha de ser muy bien elegido para que el automóvil satisfaga el pliego de condiciones referentes al confort y estabilidad con la mayor precisión.
No es fácil, y sobre todo en automóviles de cinco plazas, maletero amplio y motor potente.
A continuación vemos una animación con dos coches y diferente tarado de suspensiones, acorde a los usos previstos para cada uno:
- A la izquierda un Peugeot 407 representa un automóvil de turismo, suponemos que lleva el motor más pequeño de la gama
- La selección del tarado del amortiguador se decanta hacia “blando”; pasos de aceite anchos
- Se prioriza más el confort que la estabilidad
- Se espera un uso normal y familiar de este automóvil, en el que se valora más el confort, sin llegar a comprometer la estabilidad con el uso previsto
- A la derecha aparece un Renault Mégane Sport, con claras connotaciones deportivas, lleva un motor turbo de gasolina con elevada potencia
- Se eligen amortiguadores con tarado “duro”, los paso de aceite son de menor sección
- El objetivo principal es la estabilidad y el confort queda relegado
- Se dispone de buena estabilidad lo que implica menos confort
- Es lo que se espera de un automóvil prestacional y deportivo
Como hemos visto cada automóvil tiene la suspensión que más se adapta al uso y carga previsto.
Como curiosidad, los dos automóviles de la animación de selección de dureza de los amortiguadores tienen mangueta desacoplada, es decir ésta es independiente del portamangueta al que va acoplada mediante rótulas.
De esta forma los puntos de actuación de la suspensión se separan de los de dirección, mejorando la geometría dinámica de suspensión.
En el coche de la izquierda la mangueta desacoplada está sobre una suspensión de dos brazos paralelos.
En el de la derecha el acoplamiento es sobre una suspensión Mc Pherson.
Para entender este comentario se requiere un buen nivel de conocimientos técnicos de la suspensión del automóvil.
¿Es posible poder disfrutar de confort cuando se conduce suave y más dureza al aumentar la velocidad?, es decir ¿se puede variar la dureza de un mismo amortiguador?
Amortiguadores variables mecánicos
Hay dos soluciones mecánicas genéricas para poder adaptar el tarado en dureza del amortiguador, las vemos con la animación siguiente:
- Vemos a la izquierda el amortiguador con una de las soluciones
- Se incorpora un paso adicional de aceite que une las dos cámaras
- Los conductos de este paso adicional desembocan un poco por encima y por debajo de la posición del pistón con la suspensión en reposo y coche con el conductor
- Se ve el funcionamiento de este amortiguador, que es de dureza variable según el recorrido de la suspensión:
- En recorridos cortos; el pistón no tapa los conductos del paso adicional de aceite, que se suma a los que tiene el pistón resultando un comportamiento “blando”
- En recorridos más largos; el pistón tapa alternativamente los conductos del paso adicional, al subir y bajar la suspensión un cierto recorrido, anulando el paso de aceite que circula exclusivamente por los pasos del pistón, resultando un tarado más “duro”
- También se adapta al peso transportado; con más carga, al bajar la suspensión el tarado de los amortiguadores es más “duro” controlando mejor las oscilaciones
- Ahora aparece a la derecha otro amortiguador con la segunda de las soluciones
- Se ve un paso adicional de aceite que desemboca en la parte superior e inferior de las cámaras de aceite, de forma que no serán tapados sus conductos por el pistón en sus recorridos
- Este paso de aceite está controlado por un tornillo ajustable, para el que hemos seleccionado en este caso tres posiciones de ajuste:
- “Blando”; permite la circulación del aceite por el paso adicional que se suma a los que tiene el pistón
- “Medio”; el tornillo de ajuste tapa parcialmente el caudal de aceite que circula por el paso adicional, endureciendo algo su tarado
- “Duro”; en esta posición el tornillo de ajuste cierra el paso adicional, el aceite circula solamente por los pasos del pistón y el tarado es duro
- Es un amortiguador de dureza variable de selección fija; se ha de actuar manualmente sobre el tornillo en cada amortiguador para modificar su tarado
- Se ve el funcionamiento del amortiguador con la variación de las posiciones de ajuste del tornillo que afectan al caudal de circulación de aceite por el paso adicional
Estas soluciones permiten cierta flexibilidad en la adaptación del amortiguador a las condiciones de la marcha.
Con el amortiguador variable según el recorrido de suspensión se puede mejorar algo el equilibrio confort – estabilidad.
Otra forma de funcionamiento de este sistema es prescindir del paso adicional, e incluir en los pasos del pistón válvulas accionadas por muelles de diferente tarado, que van aumentando o reduciendo el paso de aceite según la amplitud y frecuencia del los movimientos de la suspensión
Con el sistema ajustable por tornillo se puede adaptar la dureza de la suspensión a diferentes estilos de conducción posicionando el tornillo de reglaje, pero requiere actuar físicamente sobre los amortiguadores.
Esta solución con tornillo ajustable tiene otra posible utilización; los amortiguadores con el uso van perdiendo capacidad de controlar las oscilaciones, se hacen más blandos.
Si se parte cuando son nuevos los amortiguadores de la posición blanda, se puede ir cambiando a la media y después a la dura según se note que van perdiendo eficacia, lo que aporta mayor duración de los amortiguadores, que también son más caros.
Amortiguadores variables electrónicos
La mayor versatilidad del amortiguador es lograr que pueda adaptar el tarado sobre la marcha con el automóvil circulando, y se obtiene recurriendo al control electrónico.
A continuación vemos dos opciones de amortiguador variable electrónico con la correspondiente animación:
- Al amortiguador de la izquierda se le acopla un paso adicional de aceite
- Este paso es controlado por una válvula regulable. En reposo un muelle la mantiene abierta dejando libre la circulación de aceite por el paso adicional, es la fase de amortiguación blanda
- La posición de la válvula está controlada electrónicamente. Un electroimán empuja al eje de la válvula venciendo el tarado del muelle en mayor o menor recorrido según la intensidad eléctrica aplicada
- Este sistema es un amortiguador variable con control electrónico del paso del aceite
- Se ve el funcionamiento con diferentes posiciones de la válvula de paso, que varían el tarado del amortiguador
- La variación de la dureza de los amortiguadores se puede controlar de diferentes formas, vemos dos de estas:
- Con mandos de selección fija; el conductor elige en cada caso y situación confort “C”, medio “M” o duro “S” (sport)
- Con funcionamiento automático:
- En esta posición el tarado se va adaptando en tiempo real a las condiciones de la marcha, velocidad, orografía del terreno, peso transportado, velocidad,….
- Para funcionar así el sistema incorpora sensores específicos de información y un calculador electrónico
- Se representa con el mando que tiene la sigla “A”
- Es habitual contar también con la posición “S” (sport), para mantener dura la suspensión cuando se considera que es la más idónea para las condiciones y estilo de conducción en situaciones concretas
- El amortiguador de la derecha es otro sistema de control electrónico del tarado de la dureza
- En este caso se incorporan al aceite del amortiguador partículas metálicas afectadas por el magnetismo (hierro)
- Alrededor del cuerpo del amortiguador se enrolla un bobinado eléctrico, conformando un electroimán
- Este va a ser un amortiguador variable por control de la densidad del aceite
- Se representa el funcionamiento de este amortiguador
- El tarado resultante es proporcional al volumen de agrupamiento de las partículas metálicas (según la intensidad eléctrica en el bobinado), que se puede asimilar a la densidad del aceite
- A más volumen de partículas la circulación por los pasos del pistón es más lenta, amortiguador más duro y a la inversa
La amortiguación variable electrónica se empezó a incorporar en automóviles potentes y con buena capacidad de ocupantes y maletero, pues los objetivos de confort y estabilidad se buscan simultáneamente.
Los coches deportivos contaban con suspensiones duras que encaja con su perfil.
Actualmente estos dos tipos de automóviles llevan muy frecuentemente la amortiguación variable electrónica, que se está incorporando en gamas más bajas gradualmente.
Se ha de tener en cuenta que la sustitución de estos amortiguadores variables tiene un coste sensiblemente superior.
