Quan la gent pensa en el rendiment dels automòbils, normalment pensa en cavalls de potència, parell i acceleració de zero a-60. Però tota la potència generada per un motor de pistó és inútil si el conductor no pot controlar el cotxe. És per això que els enginyers d'automòbils van centrar la seva atenció en el sistema de suspensió gairebé tan bon punt van dominar el motor de combustió interna de quatre temps.
La funció d'una suspensió d'automòbil és maximitzar la fricció entre els pneumàtics i la superfície de la carretera, proporcionar estabilitat a la direcció amb un bon maneig i garantir la comoditat dels passatgers. En aquest article, explorarem com funcionen les suspensions dels cotxes, com han evolucionat al llarg dels anys i cap a on es dirigeix el disseny de les suspensions en el futur.
Si una carretera fos perfectament plana, sense irregularitats, les suspensions no serien necessàries. Però les carreteres estan lluny de ser planes. Fins i tot les carreteres acabades de pavimentar tenen imperfeccions subtils que poden interactuar amb les rodes d'un cotxe. Són aquestes imperfeccions les que apliquen forces a les rodes. Segons les lleis del moviment de Newton, totes les forces tenen totes duesmagnitudidirecció. Un cop a la carretera fa que la roda es mogui amunt i avall perpendicularment a la superfície de la carretera. La magnitud, per descomptat, depèn de si la roda toca un cop gegant o un petit punt. De qualsevol manera, la roda del cotxe experimenta aacceleració verticalja que passa per sobre d'una imperfecció.
La suspensió del cotxe maximitza la fricció entre els pneumàtics i la carretera i proporciona estabilitat a la direcció.
Sense una estructura intermèdia, tota l'energia vertical de la roda es transfereix al bastidor, que es mou en la mateixa direcció. En aquesta situació, els pneumàtics poden perdre completament el contacte amb la carretera. Aleshores, sota la força descendent de la gravetat, els pneumàtics poden tornar a xocar contra la superfície de la carretera. El que necessiteu és un sistema que absorbeixi l'energia de la roda accelerada verticalment, permetent que el bastidor i el cos circulin sense molèsties mentre els pneumàtics segueixen els cops de la carretera.
L'estudi de les forces que treballen sobre un cotxe en moviment s'anomenadinàmica del vehicle, i cal entendre alguns d'aquests conceptes per tal d'apreciar per què és necessària una suspensió en primer lloc. La majoria dels enginyers d'automòbils consideren la dinàmica d'un cotxe en moviment des de dues perspectives:
Passejada: capacitat d'un cotxe per suavitzar una carretera accidentada
Manipulació: capacitat d'un cotxe per accelerar, frenar i girar amb seguretat
Aquestes dues característiques es poden descriure amb més detall en tres principis importants:aïllament de la carretera, tensió de carreteraicorba. La taula següent descriu aquests principis i com els enginyers intenten resoldre els reptes únics de cadascun.
La suspensió d'un cotxe, amb els seus diferents components, proporciona totes les solucions descrites.
Vegem les parts d'una suspensió típica, treballant des de la imatge més gran del xassís fins als components individuals que componen la suspensió pròpiament dita.
Continguts
Peces de suspensió del cotxe
Amortidors: Amortidors
Amortidors: puntals i barres estabilizadores
Tipus de suspensió: davantera
Tipus de suspensió: posterior
Suspensió especialitzada: The Baja Bug
Suspensions especialitzades: corredors de Fórmula 1
Suspensions especialitzades: Hot Rods
Peces de suspensió del cotxe
La suspensió d'un cotxe és en realitat part del xassís, que comprèn tots els sistemes importants situats sota la carrosseria del cotxe. Aquests sistemes inclouen:
Elmarc: component estructural de càrrega que suporta el motor i la carrosseria del cotxe, que al seu torn són suportats per la suspensió
Elsistema de suspensió: configuració que suporta el pes, absorbeix i amortigua els xocs i ajuda a mantenir el contacte amb els pneumàtics
Elsistema de direcció: mecanisme que permet al conductor guiar i dirigir el vehicle
Elpneumàtics i rodes: components que fan possible el moviment del vehicle mitjançant l'adherència i/o la fricció amb la carretera
Per tant, la suspensió és només un dels sistemes principals de qualsevol vehicle.
Tenint en compte aquesta visió general, és hora de mirar els tres components fonamentals de qualsevol suspensió: molles, amortidors i barres estabilizadores.
Els sistemes de molla actuals es basen en un dels quatre dissenys bàsics:
Molles helicoïdalssón el tipus més comú de molla i és, en essència, una barra de torsió resistent enrotllada al voltant d'un eix. Les molles helicoïdals es comprimeixen i s'expandeixen per absorbir el moviment de les rodes.
Molles de fullaconsisteixen en diverses capes de metall (anomenades "fulles") unides per actuar com una sola unitat. Les molles de fulla es van utilitzar per primera vegada en carruatges tirats per cavalls i es van trobar a la majoria d'automòbils nord-americans fins al 1985. Encara s'utilitzen avui en dia a la majoria de camions i vehicles pesants.
Barres de torsióUtilitzeu les propietats de torsió d'una barra d'acer per oferir un rendiment semblant a una molla helicoïdal. Així és com funcionen: un extrem d'una barra està ancorat al bastidor del vehicle. L'altre extrem està unit a un braç, que actua com una palanca que es mou perpendicularment a la barra de torsió. Quan la roda toca un cop, el moviment vertical es transfereix al braç i després, mitjançant l'acció de palanca, a la barra de torsió. A continuació, la barra de torsió gira al llarg del seu eix per proporcionar la força de la molla. Els fabricants d'automòbils europeus van utilitzar aquest sistema àmpliament, igual que Packard i Chrysler als Estats Units, durant les dècades de 1950 i 1960.
Fonts d'aireconsisteixen en una cambra d'aire cilíndrica situada entre la roda i la carrosseria del cotxe, i utilitza les qualitats compressives de l'aire per absorbir les vibracions de les rodes. La tecnologia s'utilitza en molts vehicles de luxe avui dia, però el concepte té més d'un segle d'antiguitat i es pot trobar en cotxets tirats per cavalls. Les fonts d'aire d'aquesta època estaven fetes de diafragmes de cuir plens d'aire, com una manxa; es van substituir per ressorts d'aire de cautxú modelat als anys trenta.
Segons on es troben les molles en un cotxe, és a dir, entre les rodes i el bastidor, els enginyers sovint consideren convenient parlar delmassa molladai elmassa no suspendida.
Elmassa molladaés la massa del vehicle recolzada sobre les molles, mentre que lamassa no suspendidaes defineix lliurement com la massa entre la carretera i els ressorts de suspensió. La rigidesa de les molles afecta com respon la massa de moll mentre es condueix el cotxe. Els cotxes amb molles lleugeres, com els cotxes de luxe (penseu a Mercedes-Benz Classe C), poden empassar-se els cops i proporcionar un viatge súper suau; tanmateix, aquest cotxe és propens a submergir-se i a ajupir-se durant la frenada i l'acceleració i acostuma a experimentar un balanceig o rodament del cos durant les revoltes. Els cotxes de moll ajustat, com els esportius (penseu a Mazda Miata MX-5), són menys indulgents en carreteres accidentades, però minimitzen bé el moviment del cos, la qual cosa significa que es poden conduir de manera agressiva, fins i tot a les corbes.
Així, tot i que els ressorts per si mateixos semblen dispositius senzills, dissenyar-los i implementar-los en un cotxe per equilibrar la comoditat dels passatgers amb la manipulació és una tasca complexa. I per fer les coses més complexes, les molles per si soles no poden proporcionar un recorregut perfectament suau. Per què? Perquè les molles són excel·lents per absorbir energia, però no tantdissipantaixò. Altres estructures, conegudes comamortidors, estan obligats a fer-ho.
