Barra estabilizadora activa

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Video resumen Barra estabilizadora activa

La suspensión del automóvil tiene como principal función mantener el contacto entre los neumáticos y el piso como base para la seguridad activa o primaria.

Con el aumento de prestaciones desde los inicios del automóvil el control dinámico va tomando importancia en dos aspectos; lograr un buen confort de marcha y reducir los balanceos y oscilaciones al circular.

No son objetivos fáciles de compaginar pues lo que beneficia a uno perjudica al otro.

Los elementos con gran influencia el equilibrio de suspensión son los amortiguadores, y más con su evolución de dureza variable regulable durante la marcha.

Pero hay otro elemento de suspensión que también afecta al comportamiento del automóvil en curvas, la barra estabilizadora antibalanceo, su denominación ya indica su principal función de reducir la inclinación en las curvas.

También el control electrónico ha llegado a las estabilizadoras, es el tema de este artículo sobre la barra estabilizadora activa.

Función de la barra estabilizadora; en curva

Para ir centrando el tema vamos a ver las funciones de las estabilizadoras, en esta animación la estabilizadora delantera en un automóvil con suspensión de dos brazos paralelos o paralelogramo deformable, con muelles y amortiguadores, es un Mazda MX5:

  • Se parte de la posición del automóvil en recta y seguidamente se representa en curvas, tanto a izquierdas como a derechas
  • La estabilizadora se opone a la inclinación reduciéndola, de hecho esta es su función
  • La estabilizadora antibalanceo es una barra de torsión, al ir cada extremo asentado en elementos móviles de la suspensión de cada lado, los brazos superiores en este caso, en curva uno de los brazos sube y el otro baja torsionando la barra estabilizadora que se opone a la inclinación
  • La fuerza de oposición a la inclinación de la estabilizadora es proporcional a su grosor, si es de mayor diámetro se reduce más la inclinación del automóvil en curvas, y si el diámetro es menor permite más inclinación en curvas

La elección de las estabilizadoras adecuadas en la suspensión de un automóvil ha de estar integrada en el resto de sus componentes según el comportamiento que el fabricante busca.

En piso adherente con estabilizadora más gruesa delante, se potencia el subviraje y a la inversa.

Con estabilizadora de más sección detrás se incrementa el sobreviraje y a la inversa, se deduce que la elección de las estabilizadoras colabora en lograr el comportamiento del automóvil en función de su enfoque.

Pero hay que tener también en cuenta que la sección de las estabilizadoras influye en otros aspectos del comportamiento del automóvil, como se explica a continuación.

Otros efectos de la estabilizadora

La estabilizadora interviene en curvas porque los elementos móviles de la suspensión se desplazan en sentidos diferentes, pero esto también se produce en otras circunstancias, como se ve en la animación sobre el mismo automóvil circulando en recta sobre piso con baches desiguales a ambos lados:

  • Cuando hay baches asimétricos en los dos lados, o para resaltar más el efecto, una rueda baja y la otra sube como se ve en la animación, la estabilizadora interviene
  • Al actuar la estabilizadora se suma su efecto al del elemento elástico, muelle en este automóvil, y al del amortiguador endureciendo la suspensión

Se deduce que se han de tener bastantes aspectos en cuenta al seleccionar las estabilizadoras para que queden bien integradas en el comportamiento dinámico del automóvil, que ha de satisfacer el pliego de condiciones según la utilización prevista.

Resumen funciones y efectos de la estabilizadora

Antes de presentar la estabilizadora activa se resumen los efectos que realiza la barra estabilizadora antibalanceo:

  • El objetivo es reducir la inclinación en curvas, más si se circula por zona con curvas enlazadas ya que se van sumando las inercias a ambos lados comprometiendo más la estabilidad. En estas condiciones sería mejor estabilizadoras de más sección, si el piso es liso
  • Con baches se altera la actuación de las estabilizadoras en curva, que incluso en recta intervienen endureciendo la suspensión

En un automóvil prestacional o con enfoque deportivo, se tiende a que los efectos de control de inclinación de las barras estabilizadoras sea mayor que en un turismo, pues por el tipo de automóvil se asume que se prime más la estabilidad que el confort.

En el caso de un automóvil de turismo familiar es bastante más complicado decidir el tarado de la suspensión, incluyendo la selección de las estabilizadoras, pues depende del par y potencia disponible, es decir las prestaciones y las expectativas de comportamiento.

De hecho se adapta en un mismo modelo la suspensión y ruedas a cada versión según sus prestaciones, incluyendo opciones que permiten personalizar más el automóvil.

En estos coches la disposición de los amortiguadores de dureza variable es una solución que permite bastante más versatilidad en su comportamiento, al final se incluye un enlace en el blog a un artículo sobre este tema por si es de interés, pero en esta ocasión vamos a explicar las estabilizadoras activas.

Estabilizadora activa

Tras estos comentarios iniciales como introducción, entramos ya a explicar el concepto y funcionamiento de la estabilizadora activa sobre un BMW serie 5 visto de frente, que dispone de suspensión Mc Pherson con muelles y amortiguadores:

  • Aparece la barra estabilizadora activa con estas particularidades:
    • Está dividida en dos tramos diferentes, uno para cada lado de suspensión
    • Los tramos están separados el uno del otro, pero tienen un sistema de conexión y entonces se comporta como una estabilizadora estándar
    • Cada tramo cuenta con un motor eléctrico que la puede hacer girar aumentando o reduciendo la fuerza de torsión que ejerce sobre su lado de suspensión
    • Los motores cuentan con un sistema de accionamiento independiente para cada uno, y un calculador electrónico que controla el funcionamiento del sistema
  • Seguidamente se ve el automóvil desplazándose en recta con baches, en estas circunstancias los dos tramos de la estabilizadora activa están separados lo que impide que afecte al comportamiento de flexibilidad de la suspensión, mejorando el confort de marcha
  • En curva se observa cómo cada tramo de la estabilizadora activa se tensa o destensa para mantener la suspensión en la misma posición, manteniendo horizontal el automóvil, sin inclinación; en este caso de curva a la derecha (desde el conductor) se torsiona o tensa el tramo izquierdo (rojo) de la estabilizadora activa y se destensa el otro tramo (azul)

Al no haber inclinación del automóvil, el conductor puede perder información de la velocidad de circulación en curvas lo que implica riesgos, al superar cierta velocidad o si las condiciones de marcha pueden afectar a la seguridad, se conecta la estabilizadora activa comportándose con un sistema estándar que implica inclinación del automóvil en curva.

Se ha representado la suspensión delantera pero en la trasera también se cuenta con este sistema para mantener el equilibrio.

Implantación de la barra estabilizadora activa

La imagen de esta primera implantación es de un automóvil con suspensión delantera con paralelogramo deformable y trasera multibrazo, los elementos elásticos son conjuntos neumáticos y en su interior se encuentran los amortiguadores (de dureza variable en este equipamiento), es un Lexus GS.

Sobre este automóvil equipado con estabilizadora activa vemos los complementos para su funcionamiento:

  • Se resaltan las dos estabilizadoras, divididas en dos tramos cada una con sus respectivos motores eléctricos, el lado izquierdo en rojo y el derecho en azul
  • Las estabilizadoras pueden estar conectadas o controlando cada tramo por sus respectivos motores eléctricos
  • Calculador electrónico; controla el funcionamiento de las estabilizadoras activas para lo que dispone de diferentes informaciones, están son algunas:
    • RPM del motor y velocidad del automóvil
    • Posición y movimientos del volante y de los pedales del acelerador y freno (es un coche automático sin embrague)
    • Sensores de suspensión; altura y movimientos (en este automóvil también informan para el control de los amortiguadores de dureza variable)

En este automóvil las estabilizadoras activas se integran en el control dinámico global de seguridad activa o primaria, funcionando conjuntamente con, entre otros sistemas, el control de estabilidad y trayectoria, la amortiguación de dureza variable y la dirección asistida eléctrica.

El objetivo es que ante una tendencia de pérdida de trayectoria se trate de compensar mediante las estabilizadoras activas, la amortiguación variable y la dirección, antes de decelerar el motor y/o frenar intermitentemente las ruedas que compensan la tendencia al desvío.

En la segunda implantación se ve un automóvil con transmisión integral y estabilizadoras activas, la suspensión delantera es Mc Pherson y la trasera multibrazo, dispone de conjuntos neumáticos y amortiguadores en su interior, es un Lexus RX:

  • Se resaltan las estabilizadoras activas en dos tramos con sus motores eléctricos de accionamiento
  • Aparecen los complementos de funcionamiento, entre estos el calculador electrónico y estas informaciones; volante, pedales de acelerador y freno (es automático), RPM, Km/h y sensores de suspensión

Una particularidad con relación a las estabilizadoras activas y la transmisión integral aplicadas en automóviles todoterreno, que no es el caso del 4×4 de esta animación al ser un todocamino (SUV), es que la posibilidad de desconectar las estabilizadoras de las suspensiones permite aumentar los recorridos de suspensión de cada rueda, pudiéndose adaptar mejor al uso fuera de carretera con fuertes desplazamientos de la suspensión sin que tenga que intervenir tanto el control de tracción en aceleración.

Al final se incluye un enlace a la imagen de un todoterreno con estabilizadoras desconectables, que no activas.

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