Sistema de dirección del automóvil

Salvo raras excepciones, para mantener un automóvil en la dirección deseada por el conductor, se utilizan las ruedas delanteras, desviándolas de la posición recta al frente hacia un lado o hacia el otro a través de un mecanismo especialmente construido para ello. Al conjunto de piezas que sirven para ese propósito es a lo que se le llama sistema de dirección.

Primero la geometría.

A primera vista podría parecer que ambas ruedas, para tomar una curva deben tener el mismo ángulo de desviación con respecto a la marcha en linea recta, pero esto no es así, veamos porqué.

Nos auxiliaremos de la figura anterior. Cuando se toma una curva, las ruedas se desplazan por circunferencias de radio diferente, la rueda más externa circulará por una circunferencia de radio mayor (OA) que la rueda interna (OB), por lo que ambas ruedas, además de girar a velocidades diferentes, deben adquirir un ángulo distinto para adaptarse a la dirección que deben llevar.

Si el sistema de accionamiento de las ruedas no cumple este principio, entonces necesariamente se produce el arrastre lateral de ellas con el consiguiente desgaste de la zona de rodamiento y una resistencia adicional al movimiento del vehículo. El arrastre lateral adicionalmente implica que se pierda un tanto la seguridad de giro del automóvil.

Para conseguir que cada una de las ruedas delanteras tome la posición adecuda durante un giro para tomar una curva se utiliza lo que se llama el trapecio de dirección. Observe la figura, notará que del mismo eje de pivote de la rueda salen dos brazos el A-C y el B-D, ambos están solidarios a la rueda y son los que la hacen pivotar, además hay una barra de acoplamiento C-D que une los extremos de estos brazos, la que junto con el eje de soporte de las ruedas A-B forman el trapecio de dirección mencionado. Esta barra C-D hace que necesariamente si una rueda pivota la otra lo haga también pues están unidas a través de ella.

Concentrémonos ahora en el dibujo de la izquierda de la figura , que representa la marcha en linea recta, note que las prolongaciones de los brazos de las ruedas A-C y B-D se cortan en el centro del eje trasero del automóvil es decir están ligeramente inclinados con respecto a la trayectoria del vehículo mientras todas las ruedas marchan de forma paralela, esto hace que el ángulo entre el

eje de las ruedas y los brazos o manguetas del trapecio no sea un ángulo recto (ángulo Z).

Cuando se hace pivotar una rueda, como se indica en el dibujo de la derecha, y debido precisamente a la posición de las manguetas y al ángulo a, ambas ruedas se inclinan una cantidad diferente, representados como a y b, siendo el ángulo a mayor que el b, lo que satisface la condición necesaria para que cada una se mueva por el perfil de curva de radio mayor o menor según sea la rueda interior o exterior.

Un buen diseño del trapecio hace que las prolongaciones de los ejes de las ruedas directrices se corten en un punto sobre la prolongación del eje trasero (punto O'). Este punto de corte estará mas cerca de las ruedas traseras a medida que el ángulo de las ruedas se hace mayor, y resulta en el infinito cuando se marcha en linea recta.

El esquema presentado es el mas simple posible y se usa preferentemente en camiones pesados con un eje de carga transversal entre las ruedas delanteras, los automóviles ligeros tienen suspensión independiente en las ruedas delanteras por lo que la barra C-D puede estar constituida por varias partes articuladas, pero siempre conservando el principio del trapecio.

La colocación de las ruedas además tiene que satisfacer otras condiciones geométricas, las que se describen aquí.

El mecanismo

Hay dos formas básicas para el sistema que convierte el giro del volante en movimiento de las ruedas:

Con reductor de tornillo sin fin. Con piñón y cremallera.

Con reductor de tornillo sin fin.

En la figura se muestra un esquema que corresponde a uno de los tantos posibles mecanismos utilizables en los automóviles del tipo de tornillo sin fin. Observe que el árbol del volante está acoplado a una caja reductora, la que a través de un mecanismo de tornillo convierte el giro hacia

a un lado u otro del volante en el movimiento oscilante de un brazo rígido conocido como brazo Pitman. Esta conversión se hace con una gran reducción mecánica de forma que varias vueltas del volante se traducen en el giro de sólo un ángulo en el brazo, esto, de hecho, proporciona que el esfuerzo hecho en el volante se convierta en una fuerza mucho mayor en el brazo.

Finalmente el brazo Pitman se acopla al mecanismo del trapecio para pivotar las ruedas y lograr así dirigir el vehículo.

En el esquema representado en la figura se muestra un sistema apropiado para vehículos con suspensión independiente, observe que la conexión entre la barra transversal y la ruedas se hace a través de unas barras de conexión que pueden pivotar en centros de giro sobre la barra transversal, de este modo las ruedas pueden subir y bajar en las irregularidades del terreno de forma libre sin producir cargas adicionales a la barra transversal. Aunque no ha sido representado así, todos los centros de giro del mecanismo del trapecio son del tipo de bola o rótula, para permitir el movimiento relativo entre las partes en todas direcciones.

En las siguientes figuras se muestran diferentes modos de operación de la caja reductora de tornillo sin fin, esto es:

1. Reductor de tornillo y sector de engrane: La figura se explica por si sola, al girar el tornillo arrastra un sector de engrane que está acoplado al brazo Pitman.

2. Reductor de tornillos y carrete: Funciona exactamente como el anterior, pero en este caso el contacto con el tornillo es a través de un carrete que gira libremente sobre un eje. La ventaja de este método con respecto al anterior es que la resistencia por rozamiento es mas baja debido al giro del carrete cuando se mueve el tornillo.

3. Reductor de tuerca y bolas recirculantes: En este caso, existe una gran tuerca montada sobre el tornillo, de manera que cuando este gira, la tuerca se desplaza hacia un lado y

hacia otro comunicando el movimiento al brazo Pitman a través de un sector de engrane. El espacio entre las roscas de ambas partes, tornillo y tuerca, está relleno de bolas que recirculan a través de un conducto exterior cuando hay movimiento. Este método reduce aun mas la resistencia del mecanismo ya que el contacto es por rodadura pura.

4. Reductor de tornillo y rodillos cónicos: Es otra alternativa que se usa, figura 6, unos rodillos cónicos, y que pueden rotar sobre su eje, son los que trasmiten el movimiento entre el tornillo y el brazo Pitman.

En todos los casos, se tiene la posibilidad de regular la holgura entre las superficies en contacto a fin de poder compensar el desgaste que se produce con el uso. Esta regulación se hace con un perno que desplaza axialmente el eje del brazo Pitman, en la figura es fácil darse cuenta que si desplazamos el cuerpo con los rodillos cónicos hacia el tornillo, estos conos se aprietan cada vez mas en la rosca, haciendo desaparecer la holgura entre conos y tornillo.

Lo mismo sucede con el reductor de tornillo y carrete, este último si se acerca al tornillo se introducen cada vez mas en la rosca por lo que la holgura se reduce.

Para el caso de los que tienen sectores de engranaje, los dientes están elaborados de sección variable es decir mas gruesos en un extremo y mas finos en el otro, de esta forma si se desplaza el eje del sector hacia el tornillo, el grosor del diente en contacto es mayor, queda claro que la holgura se puede hacer desaparecer.

Por supuesto, la caja reductora contiene lubricante.

Con piñón y cremallera.

Se utiliza casi universal para todos los automóviles ligeros.

Usemos las figuras. La barra transversal del trapecio de dirección se ha convertido en un mecanismo de piñón y cremallera del tipo que se muestra en la figura, de forma que al girar el volante se produce el desplazamiento de la cremallera hacia un lado u otro en dependencia de la dirección de giro. Los extremos de la cremallera están acoplados a través de unas barras con los extremos articulados al brazo de giro de las ruedas a ambos lados.

Este método se ha hecho muy común debido a que deja libre la zona frente a los centros de pivote de las ruedas, lo que permite disponer del espacio para el mecanismo de suspensión independiente de cada rueda.

Aunque en la figura los dientes del conjunto se han representado como rectos, en realidad en los sistemas reales son de tipo helicoidal, y están, como en el caso del reductor de tornillo sin fin,

diseñados de forma que se pueda regular la holgura entre los dientes, lo que se hace desplazando el piñón hacia adentro o hacia afuera, para que se aprieten mas los dientes de este contra los de la cremallera.

Dirección asistida.

Cuando se trata de vehículos pesados, el giro de las ruedas, dada la carga que soportan, necesita de una gran fuerza en el volante. Para palear este problema los camiones antiguos se dotaban de un volante de gran diámetro y un mecanismo reductor sin fin de elevado radio de reducción, con estos dos elementos el conductor podía maniobrar el vehículo pero de todas formas se producía un rápido cansancio en el conductor. Este problema hizo que los ingenieros automotrices dotaran a los vehículos pesados desde hace bastante tiempo, con el mecanismo de dirección asistido de forma hidráulica utilizando la energía del motor. Con el decursar del tiempo, el desarrollo tecnológico y dada la suavidad de maniobra, en la actualidad es muy frecuente encontrar sistemas de dirección asistida aun en los vehículos muy ligeros.

Para el tipo tornillo sin fin

En la figura abajo, se representa un esquema de como funciona la asistencia hidráulica para el mecanismo de tornillo sin fin. Observe que se ha adicionado al conjunto una bomba de aceite que es movida desde la polea del cigüeñal y que proporciona fluido a alta presión al sistema. Esta presión entra a la caja reductora a una zona donde se encuentra una válvula giratoria que controla el paso del aceite a presión a un lado u otro del pistón hidráulico y que conecta al mismo tiempo el retorno del aceite del otro lado del pistón al recipiente acumulador que está en el mismo cuerpo de la bomba.

Como pistón hidráulico se usa el propio cuerpo de la tuerca colocado dentro de una camisa adecuada al efecto.

Note que la conexión mecánica entre el volante y el trapecio de la dirección se mantiene siempre, lo que constituye un requisito de seguridad indispensable si falla el suministro de presión, como por ejemplo, si se detiene el motor.

Para el tipo cremallera.

Cuando se usa el sistema por cremallera el principio de trabajo es el mismo (ver figura abajo), con la diferencia de que en este caso, es el vástago de la cremallera la que se convierte en el pistón de fuerza.

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Geometría de las ruedas directrices del automóvil

Salvo raras excepciones la capacidad de hacer giros en un automóvil se consigue haciendo pivotar un cierto ángulo la(s) rueda(s) delantera(s) para adaptarse a las curvas del camino.

Esta necesidad presupone que la rueda estará montada en una suerte de "bisagra", tal como si fuera una puerta, y que esta rueda estará accionada por un mecanismo especial que responde a la voluntad del conductor.

Para el caso de la puerta, lo mas deseable es que el eje de la bisagra se coloque en posición vertical, con ello logramos que toda la puerta está también vertical y que mantenga esa posición en todo el ángulo de giro, evitando la tendencia a auto-moverse por su propio peso, como sería el caso de un montaje inclinado, o en otros casos, perder el paralelismo del borde inferior con el piso. A primera vista puede pensarse que estas mismas condiciones serían las deseables para las ruedas del coche, pero...... nada mas lejos de la realidad, en el coche, ni el eje de pivote, ni la rueda están verticales, incluso las dos ruedas de un mismo eje no son paralelas.

Al conjunto de cotas angulares de los pivotes y de las ruedas con respecto a la vertical, así como la falta de paralelismo entre las ruedas se les conoce como Geometría de la Dirección.

Cotas de la geometría de la dirección.

Las cotas angulares que determinan la geometría del sistema de dirección son:

Ángulo de salida.Ángulo de caída.Ángulo de avance.Convergencia de las ruedas.

Veamos ahora qué son, y porqué son convenientes en el automóvil cada una de estas cotas.

Ángulo de salida.

Este ángulo, conocido en Inglés como King-pin Inclination, se muestra en la figura.

En ella se representa un corte transversal a la rueda montada en el vehículo, observe que la linea del pivote forma un ángulo B con respecto a la vertical, el que ha sido exagerado en el dibujo para facilitar la comprensión. Observe también que de esta forma, la prolongación del eje del pivote, pasará muy cerca de la prolongación de la linea vertical en el centro del área de contacto de la rueda con el suelo.

¿Qué ventajas trae esto consigo?

Pues bien, son principalmente dos:

Primera:

Al estar inclinado el eje de giro de la rueda, cuando ella abandona la posición de marcha recta al frente, tendría la tendencia a bajar, como no puede hacer esto, ya que lo impide el suelo, lo que se produce es un levantamiento del vehículo. No es difícil darse cuenta entonces, que el peso del vehículo está forzando constantemente la rueda a mantener la posición recta al frente, si se gira a un lado levanta el vehículo, si se gira al otro también, de manera que la posición mas estable es con las ruedas rectas al frente. Por lo que nuestra dirección adquiere la tendencia a auto-alinearse al frente haciéndose mas estable en marcha recta y además genera la recuperación de la marcha recta después de hacer un giro de manera automática sin esfuerzo del conductor.

Segunda:

Como la distancia entre la prolongación de la linea del pivote y la vertical que pasa por el centro del área de contacto de la rueda con el piso es muy pequeña, el esfuerzo necesario para realizar un giro se reduce considerablemente, ya que la rueda en realidad está girando "casi" sobre su centro de apoyo, favoreciendo además, la auto-recuperación de la marcha al frente por influencia del peso de coche.

Todo esto ha sido visto hasta aquí de manera estática, sin embargo en la realidad, el propio giro del coche produce la deformación de la "huella" del neumático al actuar en él las fuerzas centrífugas generadas por el giro, también esta "huella" se modifica por las fuerzas de frenado, las fuerzas de tracción (si además de directrices las ruedas son tractoras) la presión de inflado y la rigidez del neumático etc. por lo que la determinación del ángulo de salida, recomendado por el fabricante del coche, ha sido el resultado de pruebas de campo meticulosas y nunca debe cambiarse por el usuario del vehículo.

Ángulo de caída.

Si volvemos a la figura podemos observar que la linea de simetría del neumático, representada por la linea de puntos, no coincide con la linea vertical, entre ellas hay un pequeño ángulo denominado como A en la figura. Esto es, la rueda está instalada en el vehículo con cierta inclinación respecto al plano horizontal del camino.

¿Porque se hace esto?: Por tres razones básicas:

Primera:

Cuando la rueda se inclina en la forma mostrada en la figura 1, es decir, con su parte superior mas hacia afuera, la propia carga que soporta la rueda produce un cierto empuje hacia adentro, hacia el cojinete mas interno de la mangueta, la rueda no tiende a salirse del coche, si no, todo lo contrario.

Segunda:

Otra ventaja del ángulo de caída es que reduce la fuerza de flexión que actúa sobre la mangueta al trasladar el punto de soporte de la carga mas hacia el interior de esta.

Apoyémonos en la figura para entender.

En la figura se muestran dos esquemas de montaje de la rueda, a la izquierda sin ángulo de caída, y a la derecha con él un tanto exagerado para facilitar la compresión.

Observe las lineas de las cargas, a la izquierda sin ángulo de caída, la distancia d que es el brazo de la palanca donde actúa el peso del vehículo es mayor que en el caso del dibujo de la derecha, con ángulo de caída. De este modo hemos acercado la linea de acción del peso del vehículo a la zona de empotramiento de la mangueta, reduciendo el brazo de palanca que tiende a flexionarla.

Este cambio permite utilizar manguetas con menores dimensiones, reduce considerablemente las cargas sobre los cojinetes de giro del pivote, y además se puede utilizar el cojinete de rueda exterior mas ligero que el interior. La mangueta entonces adquiere un perfil marcadamente cónico con su extremo exterior de mucho menor diámetro que el interior para el caso de las ruedas directrices que no sean motrices.

Tercera:

Para mejorar el drenaje del agua de las carreteras y calles cuando llueve, todas tienen un perfil abombado que induce al agua que cae, a circular hacia los bordes externos y así darle salida de la vía. De esta forma, el neumático no circula por una superficie plana, especialmente el de la rueda que se mueve por el borde del camino. Podemos suponer entonces, que una pequeña inclinación del neumático en el sentido de esta combadura favorece un mejor contacto con el perfil del pavimento y por tanto un desgaste mas parejo.Ángulo de avance.

Nunca se ha puesto a pensar ¿Porqué los carritos de los supermercados son tan fáciles de guiar?, observemos el dibujo.

En la figura se muestra una imagen de una rueda típica delantera de las usadas en los carritos de los mercados. En ella se pueden ver dos lineas trazadas; la linea marrón que corresponde al eje del pivote direccional del conjunto y la linea magenta que une el centro de pivote del conjunto, con el punto donde la rueda apoya en el suelo, lugar donde se genera la fuerza de resistencia al rodaje F (azul).

En la proyección sobre el piso, ambas lineas están separadas por la distancia d.

Supongamos ahora que queremos iniciar el movimiento del carrito, y que la dirección de rodaje de la rueda esté desviada de la dirección de este movimiento un cierto ángulo , la rueda está parcialmente atravesada al movimiento que hemos iniciado y con ello la distancia d. ¿Qué pasa entonces?

Como la dirección de rodaje no coincide con la dirección del movimiento, la rueda tendría la tendencia a rodar con cierto arrastre lateral, este arrastre lateral genera una gran fuerza F que actúa sobre la distancia d como brazo de palanca, y hace girar el conjunto hasta adquirir la dirección donde la fuerza de resistencia al movimiento sea la menor, es decir, con la dirección de rodaje coincidente con la dirección del movimiento. Nuestra rueda se auto-alínea y el empuje del carrito se hace fácil.

Este mismo efecto de auto-alineación en marcha recta se logra en las ruedas directrices del automóvil con el uso del ángulo de avance.

Observe la figura, en ella se ha representado esquemáticamente un rueda del automóvil con su pasador de pivote. Hay dos esquemas superpuestos, uno relleno, que representa la rueda con el pasador del pivote completamente vertical, y otro de lineas de puntos con el pasador inclinado formando el ángulo de avance (inclinación). Observe que la inclinación del pasador del pivote hace que la proyección de su eje corte el suelo adelantado a la vertical, y desplaza el punto de contacto de la rueda con el suelo hacia atrás una distancia d, tal y como se produce en el carrito del supermercado explicado anteriormente. Así, como en aquel caso, se produce el efecto de auto-alineación deseado con lo que se logra una estabilización notable de la marcha recta al frente del vehículo.

Convergencia de las ruedas

En la figura se representa el esquema de montaje y direccional de las ruedas delanteras de un camión provisto de eje de carga rígido. La flecha magenta corresponde a la dirección de marcha al frente.

Observe en el dibujo, que la posición relativa de una rueda con respecto a la otra, se produce con el uso de una barra transversal conectada a unas palancas fijas a las manguetas a través de rótulas. De esta forma, cuando el mecanismo de dirección hace girar la rueda primaria, el movimiento de pivoteo se transfiere a la otra por la barra transversal.

Aunque a simple inspección podría suponerse que lo mejor es montar las dos ruedas directrices paralelas al eje longitudinal de vehículo para obtener un mejor rodaje, la práctica demuestra que no es así, que lo mas conveniente es instalar las ruedas de manera que formen un pequeño ángulo entre ellas conocido como convergencia.

La convergencia puede ser positiva, cuando las ruedas se cierran al frente, y negativa cuando se abren al frente. En el caso del dibujo presentado en la figura, que corresponde a las ruedas

directrices, pero no motrices, la convergencia es positiva. Observe como la distancia A entre las lineas longitudinales centrales del neumático es menor que la B, correspondiente a la distancia entre las lineas longitudinales paralelas al vehículo. Las ruedas cierran al frente.

La convergencia en la práctica se mide en milímetros, y corresponde a la diferencia entre la distancia medida en el borde delantero de la llanta metálica de la rueda a la altura de la mangueta (C) y la distancia en el mismo punto en la parte trasera (D).

Para el caso de las ruedas que son al mismo tiempo motrices y directrices, lo mas común es que la convergencia sea negativa, esto es las ruedas abran al frente.

¿Porque la convergencia es conveniente?

Ya sabemos que cuando la rueda marcha, en el punto de contacto con el camino se genera cierta resistencia al movimiento, esta resistencia evidentemente tiene el efecto de producir la tendencia a la apertura de las ruedas por la parte delantera y en parte lo logra, debido a la elasticidad de las piezas metálicas que aseguran la rueda y a las holguras de las articulaciones, para compensar esta abertura en movimiento, las ruedas se dotan de cierta convergencia de montaje.

Para el caso de las ruedas que son motrices al mismo tiempo de directrices, como son las que generan el empuje su tendencia es contraria, es decir, tienden a cerrarse por el frente, por eso se montan con convergencia negativa.

Con el uso, y el desgaste normal de las articulaciones pivotantes de la suspensión y de giro de la rueda, especialmente en la suspensión independiente, todas estas cotas de la dirección se van alterando, y con ello se pueden empezar a notar problemas de estabilidad en la dirección o de desgaste irregular de los neumáticos, en tal caso, debe llevarse el coche a un taller especializado para revisar y corregir cualquier alteración.

Suspensión del Automóvil

Para reducir los efectos incómodos de las irregularidades del camino, los automóviles están dotados de un sistema de suspensión. El objetivo de este sistema es evitar que estas oscilaciones se transmitan a los pasajeros o la carga. Esto se logra a través de un conjunto de uniones elásticas bien elaboradas que constituyen el sistema de suspensión.

El sistema de suspensión comienza en el mismo neumático, capaz de "alisar" las irregularidades mas pequeñas del camino, debido a su propia naturaleza elástica, y termina en el asiento, último eslabón de la cadena camino-pasajero.Oscilaciones y su influencia.

Durante el movimiento de un vehículo por un camino se pueden producir oscilaciones muy variables en cuanto a amplitud y frecuencia, dependiendo del camino y la velocidad del vehículo.

El fenómeno de la influencia de las oscilaciones en la sensación de confort del viaje ha sido estudiado desde hace mucho tiempo.

De estos estudios se ha establecido que las oscilaciones mas perjudiciales son aquellas de baja

frecuencia (entre 20 y 150 Hz) que están próximas a las frecuencias naturales de oscilación de los órganos internos del ser humano. Frecuencias mas altas o mas bajas son mas tolerables, aunque por ello no dejan de ser incómodas.

Los sistemas de suspensión de los automóviles se diseñan especialmente para amortiguar lo mayor posible las oscilaciones mas perjudiciales y tratan a su vez de minimizar el efecto de todas las otras.

Como funciona un sistema de suspensión

Cuando se habla de suspensión, nos estamos refiriendo a un sistema en el cual, un objeto se mantiene suspendido en el aire apoyado o suspendido sobre una unión elástica con otro objeto que sirve de apoyo sobre el suelo.

Todos sabemos que un cuerpo suspendido adquiere movimiento si sobre él se realiza una fuerza, habremos podido darnos cuenta que la velocidad que adquiere el cuerpo en un tiempo determinado dependerá de la masa (peso) del cuerpo, así tenemos que nos cuesta mucho esfuerzo poner en movimiento un cuerpo pesado como un automóvil, empujándolo, mientras que con muy poco esfuerzo podemos poner en movimiento empujando una bicicleta. Este fenómeno de oponer resistencia al movimiento de acuerdo a la masa se conoce como inercia.

Este fenómeno de la inercia es el que da pie a la posibilidad de elaborar sistemas de suspensión.

El esquema muestra un cuerpo pesado que representa el peso del automóvil suspendido por un elemento elástico (resorte) que se apoya sobre otro cuerpo mas ligero que representa los neumáticos.

Si ahora aplicamos una fuerza vertical de corta duración al apoyo para levantarlo, tal y como sucede cuando un cuerpo en movimiento encuentra una protuberancia del camino, el apoyo, de poca inercia reacciona con facilidad y se mueve en dirección vertical copiando el perfil de la protuberancia. Pero no pasa lo mismo con el cuerpo pesado, este ultimo ofrece un mayor resistencia al movimiento debido a su elevada inercia, por lo que la subida del apoyo se produce principalmente a expensas de la contracción del resorte, reduciendo notablemente el efecto de subida del cuerpo pesado, no obstante el cuerpo pesado siempre se moverá alguna cantidad. Este elemental esquema mecánico constituye la esencia de los sistemas de suspensión.Amortiguador

El sistema de suspensión descrito arriba adolece aun de un gran problema.

Cuando un sistema elástico se saca de su posición de equilibrio, es decir, se estira o encoge el resorte separando o juntando los cuerpos, y luego se suelta, el sistema no vuelve directamente a la posición de equilibrio, si no que comienza a oscilar alrededor de ella, un tiempo mas o menos largo, en dependencia de la resistencia al movimiento que encuentre. En el caso que nos ocupa, la resistencia al movimiento del cuerpo pesado se limita a la resistencia del aire que lo rodea y a las pérdidas internas del material del resorte, esta resistencia es en general muy pequeña y el sistema se mantendrá oscilando por largo tiempo.

Este efecto de oscilación por largo tiempo después de haber sucedido el evento perturbador es a todas luces indeseado, y en la práctica se resuelve con el uso del amortiguador.

El amortiguador es un dispositivo colocado entre el cuerpo suspendido y el apoyo, en paralelo con el resorte, que produce una cierta resistencia al movimiento mutuo. Esta resistencia ha sido calculada y probada para influir poco en el fenómeno de movimiento mutuo cuando se produce la perturbación, pero que amortigua rápidamente la posibilidad de la oscilación natural del sistema elástico después.Esquema

Componentes de la suspensión

Un sistema de suspensión moderno de un vehículo de carretera tiene los componentes siguientes:

1. El neumático2. El mecanismo de soporte.3. El amortiguador.4. La barra estabilizadora.5. Los soportes elásticos de la carrocería.6. El asiento de los pasajeros.

Todos estos elementos participan en mayor o menos grado en la disminución de la transmisión de las oscilaciones del camino, y/o las generadas por las partes en movimiento del propio vehículo, a los pasajeros o a la carga. No todas están presentes en todos los vehículos, por ejemplo, muchas máquinas agrícolas o de la construcción de lento andar, casi delegan toda la suspensión al asiento del operador y a los neumáticos cuando están presentes.

El neumático

El sistema de suspensión en el automóvil comienza en el contacto del neumático con el camino. La propia elasticidad del caucho relleno de aire proporciona un enlace muy elástico capaz de moverse por un camino sin apenas transmitir las oscilaciones de pequeña magnitud al resto del vehículo. La presión de inflado repercute mucho en la capacidad del neumático de evitar la transmisión de ondulaciones al vehículo. Una presión excesiva endurece el neumático y esta rigidez dificulta la absorción y se empeora la suspensión.

La propia naturaleza del neumático es muy importante, así tenemos que los de cuerdas radiales son mas elásticos que los de cuerdas diagonales, y por tanto mejores en la suavidad de la suspensión.

El mecanismo de soporte

Siempre, el elemento que soporta las ruedas se conecta a la carrocería a través de un mecanismo muy elástico que permite el movimiento relativo de las ruedas y la carrocería, tal y como se representa esquemáticamente en el sistema de suspensión elemental tratado arriba como un resorte. Este mecanismo en la práctica tiene dos diseños básicos.

Eje de carga transversal con una rueda en cada extremo, unido a la carrocería a través de un elemento elástico de soporte de carga.

Mecanismo trapezoidal independiente por cada rueda, unido a la carrocería a través de un elemento elástico de soporte de carga. (conocido como suspensión independiente).

Este elemento elástico de unión puede tener diferente naturaleza como veremos mas abajo, no obstante de ahora en adelante se le llamarán muelles.

En la descripción del sistema elemental de suspensión descrito mas arriba se ha anotado la importancia de que el elemento de apoyo sea sustancialmente mas ligero que el elemento suspendido, mientras mas grande sea la masa suspendida en relación a la masa de apoyo, mejor serán absorbidas las irregularidades del terreno.

Por eso los fabricantes de automóviles tratan de aligerar lo mas posible las partes del automóvil que corresponden al mecanismo de suspensión es decir las que están por debajo de los muelles. Estos elementos serían los propios neumáticos, los mecanismos de montaje de las ruedas, los frenos y los ejes o mecanismos de carga.

Muelles

Los muelles, son con mucho, el elemento mas importante en la absorción de las irregularidades del terreno, estos elementos elásticos que hemos convenido en llamar muelles pueden ser:

1. Resortes de acero en espiral.2. Resortes de acero en hojas superpuestas.3. Bolsas de aire.4. Barra de torsión.5. Combinaciones de ellos.

Resortes de acero en espiral

Estos tipos de muelles son los mas utilizados en los automóviles ligeros, resultan ser como se muestra en la figura , un grueso alambre de acero al manganeso templado arrollado como un cilindro en espiral ascendente, generalmente de diámetro y paso constantes.

Estos resortes tienen la característica de que la distancia de compresión es proporcional a la carga que soportan, es decir para carga doble se reducen a la mitad de tamaño.

Esto los hace muy elásticos y por lo tanto útiles para las suspensiones mas suaves como las de los automóviles de pasajeros y la suspensión delantera de los camiones ligeros, donde la carga no varía de manera notable entre el vehículo vacío y cargado. En los camiones pesados donde la diferencia entre vehículo vacío y cargado es muy grande no son apropiados ya que si se fabrican de acuerdo al peso de la carga, resultarán muy rígidos cuando el vehículo marche vacío.

Otra ventaja de estos muelles es que son de relativa pequeñas dimensiones para la carga que soportan.

Una desventaja de los muelles de espiral es que ellos en si mismos no sirven para producir sujeción entre el eje de las ruedas y la carrocería, por lo que deben estar acompañados de unos tensores de agarre a ese fin.

En el esquema anterior puede verse un típico montaje del muelle en espiral, nótese que está colocado dentro de un mecanismo de palancas en forma de horquillas, que unen el eje de la rueda (aro rojo) al vehículo, a través de los puntos de pivote (puntos rojos en las horquillas), Estas horquillas pueden pivotar en esos puntos permitiendo el movimiento relativo de la rueda en dirección vertical, pero impiden movimiento relativo alguno en dirección horizontal, con lo que se garantiza que la rueda y el vehículo estén rígidamente unidos durante las frenadas.

Una vista mas real de este mecanismo puede verse en la figura de abajo. El rectángulo negro

representa la rueda delantera montada sobre un eje saliente de una pieza en cuyos extremos hay unas articulaciones de bola que a su vez se acoplan a las horquillas del mecanismo de suspensión. Esas articulaciones de bolas permiten al eje de la rueda el movimiento relativo adecuado con las horquillas tanto en la dirección vertical, así como en el ángulo direccional. Una gruesa pieza de acero está rígidamente acoplada al vehículo y a en ella se acoplan las horquillas y se soporta el muelle de carga. El cilindro que se observa dentro del muelle es el amortiguador cuya utilidad se explicó mas arriba y se detalla mas abajo.

Este no es el único diseño del mecanismo de soporte, este es generalmente utilizado para la suspensión delantera independiente, de vehículos con tracción trasera, la utilización de la tracción delantera, donde una barra de transmisión se acopla al centro de la rueda, impide la colocación del muelle en esa posición por lo que se acude a otros diseños que liberan el espacio para esta barra. Haciendo clic aquí puede ver imágenes de diferentes diseños.

Muelles de hojas superpuestas

Abundantemente utilizados en los vehículos de carga por su simplicidad y larga duración, los muelles de hojas o ballestas están construidos por la superposición de hojas de acero al manganeso templado de diferente longitud como se muestra en la figura de la izquierda.

La razón por la que se fabrican de este modo se explica por lo siguiente:

Estos muelles funcionan como una placa plana curvada que se flexiona al aplicarle una carga, la práctica demuestra que la figura geométrica de este tipo mas elástica y ligera es la placa plana mas ancha en el centro y terminada en punta en los extremos tal y como se muestra a continuación en la figura.

El dibujo 1 representa la forma de la placa plana cuya flexión es la mayor posible con una carga para determinada resistencia, obsérvese la forma, tiene el máximo ancho en el centro, y termina aguzada.

Abajo en el dibujo 2 la misma placa mostrando la sección lateral curvada y la fuerza F en el centro, tal y como se usaría en el automóvil para soportar la carga.

Si fabricamos nuestra ballesta con la placa plana óptima y mas flexible, resultaría demasiado ancha para ser colocada en el poco espacio donde debe ir, por eso, lo que se hace es cortar en tiras esa plancha y colocarlas unas encima de las otras para formar un paquete que reduce notablemente las dimensiones pero conserva la elasticidad máxima. No es difícil darse cuenta que cada hoja será mas pequeña que la que le precede si consideramos la primera tira cortada desde el centro de la plancha.

El paquete de hojas se asegura a través de un perno con tuerca que atraviesa todas las hojas utilizando un agujero practicado en todas las hojas en el centro.

Los extremos de la hoja mas larga, conocida como maestra han sido doblados para formar un cilindro pequeño por donde se une al vehículo, utilizando un casquillo de goma dura.

En la figura que sigue puede verse un típico uso de estos muelles de hojas en un camión pesado de doble eje trasero.

Observe el muelle formado por tres hojas de diferente tamaño, acoplado al chasis del camión en el centro. Las ruedas están quitadas para facilitar la vista del muelle. Observe también, que los extremos del muelle están sujetos a los ejes en los "ojos" de los extremos de la hoja maestra a través de gruesos pernos y que hay unos robustos tensores que aseguran los ejes al chasis y así

poder hacer el muelle mas ligero ya que no tiene que soportar las enormes cargas de frenado.

No es muy difícil darse cuenta que con la carga y la consecuente flexión del muelle tendiendo a enderezarse, la distancia entre los ejes varía, separándose y acercándose durante los movimientos ondulatorios en las irregularidades del camino.

Los amortiguadores están pintados de rosado.

Bolsas de aire

A partir del desarrollo de cauchos y fibras de refuerzo cada vez mas resistentes, las bolsas de aire como elemento flexible, han ido adquiriendo mas y mas utilización en los vehículos dotados con frenos de aire donde el aire comprimido está disponible. Estas bolsas de aire proporcionan una suspensión muy suave y suficientemente duradera.

La ventaja principal de las bolsas de aire comparadas con el resto de los muelles es que su presión interior puede ser modificada de acuerdo a la carga y con ello mantener la misma altura en el vehículo cargado y el vacío además de proporcionar casi la misma suavidad de marcha con independencia de la carga aprovechando la compresibilidad del aire interior.

En principio, estas bolsas de aire se montan de la misma manera que los muelles en espiral, sustituyendo estos, pero acompañadas de un sensible mecanismo neumo-mecánico de control de presión.

En la foto puede verse un típico montaje de las bolsas de aire en un camión pesado. Estas bolsas de aire no sostienen el eje en su sitio tal y como los muelles en espiral, por lo que el uso de tensores de soporte son necesarios.

Barra de torsión

La barra de torsión como elemento de soporte de la carga es también muy utilizada.

En este caso la rueda está montada en un mecanismo oscilante que pivota en algún punto de unión a la carrocería tal y como se vio en el caso de los muelles de espiral. Esta pieza pivotante para moverse con respecto a la carrocería tiene que torcer una barra de acero templado que está fija en el otro extremo al vehículo, de manera que el peso del automóvil mantiene la barra parcialmente torcida, con los aumentos y disminuciones de la carga al transitar por las irregularidades del camino la barra absorbe los movimientos verticales del neumático torciéndose mas o menos.

Estas barras de torsión pueden estar transversal o longitudinalmente al vehículo.

En la figura se muestra un esquema de montaje de una suspensión delantera con barras de torsión longitudinales al vehículo. Observe que cada rueda está montada en una horquilla que que pivota en dos puntos y está a su vez acoplada al extremo curvo de una barra de torsión, de manera que debe torcer esta barra para poder moverse en sentido vertical. El otro extremo de la barra de torsión está rígidamente sujeto al cuerpo del vehículo.

Observe que la utilización de las barras de torsión facilita el paso de las barras de transmisión del movimiento a la rueda tan comunes hoy en los vehículos ligeros de tracción delantera.

El amortiguador

Al principio del tema se ha descrito la función del amortiguador, ahora detallaremos en su construcción.

Erróneamente muchas personas piensan que el amortiguador participa en el soporte de carga del vehículo. Lo real es que el amortiguador, aunque importante para mejorar la suavidad de la suspensión y la estabilidad del vehículo en caminos tortuosos, no es imprescindible, de hecho la mayor parte de los vehículos que circulan por el mundo lo hacen con los amortiguadores en mal estado o sin ellos. No obstante son muy importantes para un manejo mas seguro.

Amortiguadores de fricción

Los primeros amortiguadores eran de fricción o rozamiento, la figura muestra uno típico, están constituidos por dos brazos, uno de los cuales se acopla al mecanismo de la rueda, y el otro a la carrocería del vehículo. Esos brazos terminan en unos discos separados por un material de fricción y apretados por una pieza de acero templado que funciona como resorte de diafragma. Un perno en el centro mantiene el conjunto y sirve además para apretar mas o menos el resorte de diafragma y así lograr mayor resistencia por fricción al movimiento relativo de los brazos.

Cuando el vehículo transita por un camino abrupto y las ruedas suben y bajan copiando el perfil del terreno las ruedas se mueven hacia arriba y hacia abajo con respecto al vehículo comprimiendo los muelles de la suspensión, estos brazos ofrecen resistencia al movimiento para amortiguar las posibles oscilaciones libres del sistema y hacer mas confortable el camino.

Estos amortiguadores aunque efectivos eran de doble acción, es decir se oponen al movimiento

relativo de las ruedas y el vehículo en las dos direcciones, tanto cuando la rueda sube respecto al vehículo como cuando bajan. Este doble efecto es en ocasiones indeseado porque "endurecen" un tanto la suspensión, además su duración no es muy larga ya que el material de fricción está sometido a un severo trabajo de desgaste especialmente en caminos accidentados.

Hoy en día los amortiguadores de fricción para los automóviles han caído en desuso y en su lugar se utilizan los amortiguadores hidráulicos.

Amortiguador hidráulico

La figura a la izquierda muestra un esquema del funcionamiento del amortiguador hidráulico de simple acción.

Los aros negros son los lugares por donde el amortiguador se ancla a la carrocería y al soporte de la rueda respectivamente, de manera que durante el movimiento relativo de las ruedas los aros de separan y acercan. Para hacerlo el vástago acoplado al cilindro superior y en cuyo extremo hay un pistón, debe moverse dentro del aceite que contiene el otro cilindro herméticamente sellado.

Para que el pistón se mueva, debe transferirse el aceite de un lado al otro del pistón, a través de los agujeros practicados en él. Estos agujeros son de diferente diámetro, de manera que por uno de ellos el aceite fluye con relativa dificultad mientras que por el otro (de mayor diámetro), el aceite pasa libremente. Una válvula de simple acción cierra o abre el orificio grande en dependencia de la dirección de movimiento del vástago.

De esta forma durante la carrera de compresión la válvula se abre y el vástago baja libremente, mientras que en la carrera de expansión, la válvula se cierra y el amortiguador ofrece gran resistencia al movimiento porque el aceite fluye con mucha dificultad por el pequeño agujero.

La parte superior está llena de gas (aire u otro) lo que permite utilizando la compresibilidad del gas, que el aceite se contraiga o dilate con los cambios de temperatura y además absorbe los pequeños movimientos de las ruedas en las irregularidades menores del camino.

Aunque este es el principio básico de operación, la búsqueda de mayores prestaciones y durabilidad, han hecho que los fabricantes de amortiguadores hidráulicos hayan creado verdaderos ingenios mecánicos en el interior, utilizando múltiples cilindros, válvulas múltiples, resistencia al movimiento diferente en ambas direcciones y toda clase de mejoras.

Las fotos de arriba muestran vistas de amortiguadores reales, los muelles de espiral de la suspensión están incorporados como un conjunto con los propios amortiguadores, especialmente en las motocicletas.

En las vistas de suspensión de aquí, también puede verse que es muy común para la suspensión delantera en los vehículos con tracción en ese puente.

Los amortiguadores son parte de la suspensión como un conjunto, y han sido elaborados y probados estrictamente para esa suspensión, no es bueno, ni recomendable utilizar amortiguadores diferentes a los previstos por el fabricante como hace mucha gente, el resultado puede ser indeseable y además puede perjudicarse notablemente la estabilidad del vehículo. Lo mismo sucede con la forma de montaje, el lugar y el ángulo conque están montados los amortiguadores es parte integrante del trabajo adecuado de estos aparatos, modificarlos puede ser peligroso.

La barra estabilizadora.

No todos los vehículos están dotados de barra estabilizadora, este componente juega un papel menos importante en el sistema de suspensión, no obstante su uso representa claras ventajas en la estabilidad del vehículo.

Este elemento es esencialmente una barra de acero elástica en forma de U alargada conectada en un extremo, al mecanismo de suspensión de un lado del vehículo, y en el otro extremo al otro lado del mecanismo de suspensión de la otra rueda, representada de color naranja en la figura de abajo.

Esta barra torciéndose, transfiere parte de la carga adicional aplicada a la suspensión del un lado, a la suspensión del otro lado, cuando el vehículo hace un giro, reduciendo notablemente la inclinación de la carrocería.

La barra como puede apreciarse en la figura se monta en unos soportes acoplados al cuerpo del vehículo que permiten su rotación.

El tipo más común de barra es el que se encuentra en la suspensión delantera de los automóviles.

Cuando el vehículo entra en una curva, la carrocería tiende a inclinarse hacia fuera. Esto provoca que las ruedas que van por la parte exterior de la curva sean sometidas a una mayor fuerza dinámica, que se traduce en un mayor peso sobre la suspensión. Inversamente, las ruedas internas se descargan. Por ello se puede observar una compresión de la suspensión del lado externo y una extensión por el lado interno.

Este efecto puede llegar a hacer que alguna de las ruedas internas pierda el contacto con el pavimento.

La elasticidad asociada a la barra determina cuan efectiva es para contrarrestar la inclinación del vehículo. Esta elasticidad típicamente viene dada por el diámetro de la barra. Una barra muy elástica no transferirá mucha fuerza desde una rueda a otra, por lo que no será muy efectiva para impedir la inclinación. Una barra rígida transferirá mayor fuerza, pero esto impactará en el confort de conducción, ya que si una rueda circulando en línea recta pasa por sobre un obstáculo, perturbará más la rueda opuesta que una barra muy elástica.

Las fotos que siguen muestran vistas reales del montaje de barras estabilizadoras.

La función de los amortiguadores de suspensión

El amortiguador es el elemento principal del sistema de suspensión de un automóvil.

Se presenta bajo la forma de un elevador lleno de aceite en el cual se coloca un pistón perforado. El tamaño de la abertura del pistón, así como la viscosidad del aceite, determinará el nivel de firmeza del amortiguador.

Algunos amortiguadores contienen también un depósito de gas que permite que el aceite mantenga su rendimiento en condiciones de uso constantes.

El amortiguador funciona de forma conjunta con el muelle de suspensión y juntos garantizan el confort a bordo del vehículo y su buena manejabilidad en carretera. El muelle puede combinarse con el amortiguador o puede ser independiente. En algunos casos, no hay ningún muelle en el tres posterior, siendo reemplazado por una barra de torsión.

• Amortiguador y muelle combinados :

• Amortiguador y muelle independientes :

• Amortiguador sin muelle, sustituido por una barra de torsión :

¿Por qué cambiar los amortiguadores de la suspensión?

Los amortiguadores usados o con problemas hacen que el confort a bordo del vehículo sea menor, pero, sobre todo, no pueden garantizar una manejabilidad óptima del vehículo en carretera.

¿Cuándo cambiar los amortiguadores de la suspensión?

Los amortiguadores se sustituyen, de media, cuando se recorren entre 70.000 y 150.000 km, dependiendo de las recomendaciones del fabricante (véase la ficha de mantenimiento del vehículo). No obstante, según el tipo de conducción y de entorno, el desgaste puede ser superior para un mismo vehículo. A modo indicativo, un uso urbano o sobre carreteras degradadas desgasta más rápidamente los amortiguadores que un uso en carretera o autopista.

Aparte de la vida útil media, un control visual del cuerpo del amortiguador permite detectar posibles fugas.

Aunque el medio más seguro de determinar su eficacia es el examen realizado durante un control técnico. Los talleres cuentan con aparatos que les permiten diagnosticar de forma precisa el estado de un amortiguador.

De forma general, cuando un vehículo pierde el confort durante la conducción y su manejabilidad en carretera, es probable que los amortiguadores ya estén desgastados y deban sustituirse.

El desmontaje de los amortiguadores de la suspensión delantera

Presentación del amortiguador y del muelle combinado para el eje delantero. Este caso es el más habitual y requiere el uso de un compresor de muelles.

Elevar el vehículo sobre un soporte de columna y desmontar las ruedas del eje correspondiente.

Retirar la(s) rueda(s) correspondiente(s).

Aflojar la tuerca central de la parte superior del amortiguador sin quitarla. Esta tuerca retiene el conjunto del muelle y amortiguador.

Desacoplar los travesaños de la barra de estabilización del triángulo o del amortiguador según la versión.

Desacoplar el amortiguador de la mangueta o del brazo de suspensión. Existen diferentes sistemas. A continuación, se muestran los más habituales :

• Con dos tornillos :

• Con un tornillo :

• El amortiguador de cartucho se coloca en el puntal de suspensión, que al mismo tiempo fija la mangueta. El cartucho se mantiene en el puntal de suspensión mediante la anilla de fijación. El conjunto del puntal de suspensión y la mangueta se desmonta como un conjunto. También es necesario desacoplar las rótulas de la dirección y de la suspensión, así como el estribo del freno. (véase cambiar la rótula de la dirección et cambiar el estribo de freno)

Desacoplar los cables y tubos flexibles conectados al puntal de suspensión

Soltar el cojinete de la cubierta del amortiguador mientras se sujeta el conjunto del puntal de suspensión por abajo para que no se caiga. Existen varios tipos de fijación :

• Con varios tornillos o tuercas (dos, tres o cuatro):

• O mediante una tuerca central :

Despejar el puntal de suspensión

Comprimir el muelle con ayuda de un compresor con el objetivo de liberar el cojinete. Los muelles están sometidos a una presión muy fuerte, es necesario respetar cuidadosamente este paso para evitar cualquier accidente durante el desmontaje del cojinete.

Retirar el cojinete.

Desmontar el muelle

Retirar el fuelle de protección (protección contra el polvo).

En el caso de un amortiguador de cartucho, aflojar la anilla de fijación para sacar el cartucho del puntal de suspensión.

El montaje de los amortiguadores de la suspensión delantera

Insertar el amortiguador de cartucho en el puntal de suspensión y apretar la anilla de fijaciónVolver a colocar el fuelle

Reinstalar el muelle antiguo u otro nuevo

Montar el cojinete

Descomprimir el muelle teniendo cuidado de colocarlo en las guías

Volver a colocar el conjunto del puntal de suspensión en su posición :

i. Colocar el puntal de suspensiónii. Fijar el cojinete en la cubierta del amortiguador y en la mangueta

• En el caso de un amortiguador de cartucho

Colocar el puntal de suspensión

Fijar el cojinete en la cubierta del amortiguador y en las rótulas de suspensión y de dirección volver a colocar el estribo del freno

Acoplar los travesaños de la barra de estabilización al triángulo o al amortiguador.

Algunos modelos necesitan un reglaje de geometría del tren delantero (véase la ficha técnica del vehículo).

El desmontaje de los amortiguadores de la suspensión trasera

Amortiguador y muelle combinados :

• La única diferencia en el desmontaje respecto a un amortiguador del tren delantero se encuentra en el punto de fijación inferior (véase más arriba). Solo es necesario aflojar un tornillo o una tuerca para poderlo soltar del tren posterior.

2. Amortiguador y muelle independientes :

• Elevar el vehículo sobre un soporte de columna y desmontar las ruedas del eje correspondiente.

• Retirar la(s) rueda(s) correspondiente.

• Soltar la parte inferior del amortiguador conectada al tren posterior :

i. Elevar ligeramente el tren posterior con ayuda de un gato para reducir la presión del muelle sobre el tornillo o la tuerca de fijación inferior del amortiguador.

ii. Quitar el tornillo o la tuerca Soltar la parte superior del amortiguador Retirar el gato Quitar el tornillo o tuerca de la parte superior Retirar el amortiguador de su posición Recuperar el fuelle de protección (protección contra el polvo)

El montaje de los amortiguadores de la suspensión trasera

Colocar el fuelle en el amortiguadorVolver a colocar el amortiguador en su posición

Apretar el tornillo o la tuercaElevar ligeramente el tren posterior con ayuda de un gato para colocar el muelleApretar el tornillo o la tuerca de fijación de la parte inferior del amortiguador

¿Cuál es la función de una barra de acoplamiento?

La barra de acoplamiento es el brazo que conecta la cremallera al portamanguetas. Hay una por cada rueda directriz.

La bieleta se compone de dos piezas diferentes:

• La rótula de dirección (conectada al portamanguetas)

• La rótula de dirección interior está conectada a la cremallera, también recibe el nombre de «rótula axial» o, más en general «biellette». Esta rótula de dirección interior siempre está protegida mediante un fuelle.

La rótula de dirección y la rótula de dirección interior están atornilladas la una a la otra. Esta unión permite modificar la longitud de la bieleta y regular así el paralelismo de las ruedas delanteras.

¿Por qué cambiar la barra de acoplamiento?

La barra de acoplamiento es una pieza esencial del sistema de dirección. Si está dañada o rota, supondrá la pérdida de control del vehículo. Por lo tanto, es importante no omitir su mantenimiento y sustitución cuando sea necesario.

¿Cuándo cambiar la barra de acoplamiento?

Se debe diagnosticar en una bieleta el juego que puedan tener las rótulas de dirección y de

dirección interiores.

El diagnóstico es principalmente visual:

Elevar un vehículo sobre soportes de columna

Vigilar la rueda opuesta en contacto con el suelo

Girar las ruedas de un lado para acceder visualmente al fuelle de la dirección

Desmontar los dos collarines (una especie de clips) del fuelle de la dirección

Deslizar el fuelle hacia la parte central de la bieleta de forma que se pueda observar la rótula de dirección y la rótula de dirección interior

Solicitar a su ayudante que mantenga la rueda girando mientras realiza pequeños movimientos de vaivén con el volante

Observar durante estos movimientos la posible presencia de juego en las dos rótulas

Volver a colocar el fuelle

Bajar el vehículo

Repetir la operación en la otra rueda

El desmontaje de las barras de acoplamiento:

Elevar el vehículo sobre soportes de columna y desmontar las ruedas del eje correspondiente.

Girar la rueda de un lado para acceder con mayor facilidad al extremo de la barra de acoplamiento

Desbloquear la tuerca o la brida al nivel de la unión de la rótula de la dirección interior y de la rótula de dirección

A partir de esta fase, podrá cambiar, según sea necesario, la rótula de dirección, las rótulas interiores o ambas. Para cambiar la rótula de dirección, deténgase en la etapa 7 y empezar en la etapa 4 de la colocación.

Retirar la tuerca de la rótula de la dirección situada sobre el portamanguetas

Desencajar la rótula de la dirección del portamanguetas (en ocasiones, con ayuda de un extractor de rótulas y de un martillo)

Medir la longitud de la barra de acoplamiento en posición alineada. De este modo, se garantiza un montaje lo más parecido posible al reglaje inicial.

Sujetar la rótula interior para desenroscar la rótula de la dirección.

Desmontar los dos collarines del fuelle de dirección

Extraer el fuelle de dirección

Desenroscar y retirar la rótula de dirección interior. Según el caso, será imposible desmontar la rótula de dirección interior con herramientas estándar. Será necesario el uso de una herramienta especializada (tipo llave de mordaza u otras llaves especiales, etc.)

La colocación de las nuevas barras de acoplamiento:

Enroscar la nueva rótula de dirección interior

Volver a colocar el fuelle

Volver a montar los collarines del fuelle de dirección

Utilizar la longitud de la bieleta antigua en la nueva enroscando o desenroscando la rótula de dirección (consultar la etapa 5 del desmontaje)

Apretar la tuerca o la brida de la unión de la bieleta

Encajar y apretar la rótula de la dirección sobre el portamanguetas

Volver a montar las ruedas del eje correspondiente y bajar el coche.

Corregir la geometría del coche en un taller especializado

¿Qué función cumple el cardán?

La transmisión agrupa el conjunto de caja de cambios y cardán, y también se llama árbol de transmisión.

Los cardanes transmiten el esfuerzo de rotación del motor a las ruedas motrices del vehículo, permitiendo a la vez el movimiento de suspensión y de giro de las ruedas delanteras. Por tanto cada vehículo incorpora dos cardanes, excepto los 4 x 4 (cuatro ruedas motrices) que tienen cuatro. Siempre se conecta a la rueda mediante una fijación estándar acanalada y atornillada. Por su parte, la conexión a la caja de cambios (tracción) o al diferencial (propulsión) varía según el caso; es preciso consultar la ficha técnica.

Tracción: cuando las ruedas motrices son las delanteras, los cardanes soportan el esfuerzo de suspensión y de dirección de las ruedas. Como consecuencia, los cardanes sufren más desgaste y se deterioran antes.

Propulsión: cuando las ruedas motrices son las traseras, los cardanes soportan únicamente el esfuerzo de suspensión.

Consiste en una barra cuyas articulaciones en cada extremo están protegidas por muelles que contienen grasa.

¿Por qué sustituirlo?

En caso de avería en el cardán, se interrumpe la transmisión a las ruedas y por tanto el coche queda inmovilizado.

Si se rompe en medio de una curva, se pierde el control de la dirección.

¿Cuándo sustituir los cardanes?

En caso de tracción delantera, un fallo en el cardán se manifiesta durante una curva con un ruido de golpe constante y persistente procedente de su juego de articulaciones. Según el origen del ruido (izquierda o derecha), se podrá identificar qué cardán es el defectuoso.

En caso de propulsión, un fallo en el cardán se manifiesta en línea recta con un ligero ruido de golpe al desacelerar y acelerar.

El intervalo de sustitución de un cardán es de aproximadamente 100. 000 km. Pero es importante llevar un control visual del estado de los fuelles.

Si un fuelle de cardán se rasga, se producirá una fuga de grasa que contribuirá al desgaste prematuro de su articulación.

Diagnóstico del estado del cardán

Elevar el coche sobre soportes de columna .

Girar la rueda a fondo en caso de tracción delantera.

Examinar el estado de la goma del fuelle de cardán en toda la periferia girando la rueda lentamente.

• Si detecta presencia de grasa, es que el fuelle tiene fugas. • Si detecta holgura entre el árbol y las articulaciones (ruido de golpe), el cardán está averiado.

La goma no debe presentar ningún tipo de fisura, grieta o rotura. De lo contrario se tendrá que sustituir.

¿Cómo cambiar el cardán del coche?

Desmontaje del cardán:

Desenroscar la tuerca o el tornillo central que sujeta el cardán al cubo.

Existen muchos tipos de tuercas de seguridad. Veamos tres ejemplos:

Tuerca de seguridad Nylstop

Tuerca de seguridad de clavar

Tuerca de seguridad de pasador

Brida de fijación de la tuerca

• Si el coche no dispone de llantas de aluminio, se puede acceder a la tuerca o tornillo del cardán directamente debajo del embellecedor. Por tanto habrá que desenroscar antes la tuerca o tornillo.

• En ocasiones se tiene que desmontar la rueda para desbloquear el acceso a la tuerca o tornillo

(pasador, caja, clips, etc.).

• Después volver a montar la rueda y posar el vehículo para desenroscar la tuerca o tornillo.Elevar el vehículo sobre soportes de columna y desmontar las ruedas del eje correspondiente.

En caso de conexión sin tornillos del cardán a la caja de cambios o al diferencial

• Desacoplar el triángulo de suspensión (véaseCambiar un triángulo de suspensión). • Abrir la mangueta. • Desacoplar la cabeza del cardán del cubo. • Retirar el cardán:

a. Desacoplar el otro extremo por el lado de la caja de cambios o diferencial. Colocar una bandeja de vaciado bajo la caja de cambios para recoger el aceite de la caja.b. Si el cardán está sujeto mediante un cojinete de rodamiento situado en el centro del cardán y fijado al bloque del motor, habrá que desacoplarlo para poder extraer el cardán.

En caso de conexión con tornillos del cardán a la caja de cambios o al diferencial

• No siempre es necesario desacoplar el triángulo de suspensión.

a. Dejar descender el cardán.b. Retirar el cardán.

Existe un caso excepcional de Renault / Dacia en que el fuelle se sujeta a la caja mediante tornillos que crean la estanqueidad del aceite de la caja de cambios que sirve igualmente para lubricar el cardán. En este caso es necesario vaciar la caja de cambios.Montaje del cardán:

Comparar el cardán viejo con el nuevo. Comprobar la longitud y la presencia de la corona de ABS en su caso.

Si hay una junta en la unión de cardán / caja, es preciso cambiarla.

Montar el cardán en el orden contrario al desmontaje siguiendo cada una de las fases.

Apretar al máximo la tuerca o tornillo central del cardán.

Volver a montar las ruedas y posar el vehículo en el suelo para bloquear el cardán .

Si es necesario, rellenar el aceite de la caja de cambios con una jeringa hasta su nivel máximo.

¿Cuál es la función de los rodamientos de las ruedas?El rodamiento de la rueda permite el guiado axial y la rotación sin resistencia de peso de la rueda.

Se intercala entre la mangueta y el cubo o entre la mangueta y el tambor de freno (cuando el equipo cuenta con este sistema).Existen varios tipos de rodamientos de ruedas:

• De bolas:

• De rodillos:

• Cónico:

También puede estar integrado:

• en el cubo de la rueda:

• del tambor:

• más recientemente, en los discos de freno, especialmente en la parte trasera:

Los rodamientos de rueda más actuales integran, en sus juntas, una anilla de impulsión magnética que transmite señales del sistema ABS. (Active Sensor Bearing: SNR o SKF).

¿Por qué cambiar un rodamiento de rueda?

Un rodamiento de rueda defectuoso adquiere juego y acaba por romperse. Una vez roto, el rodamiento se descompone y la anilla exterior del rodamiento puede suponer la caída del cubo que sujeta la rueda.¿Cuándo cambiar un rodamiento de rueda?

El rodamiento de la rueda tiene una vida útil de aproximadamente 150.000 km. Su desgaste se manifiesta mediante un ruido sordo y proporcional a la velocidad del vehículo (ronroneo a intervalos cada vez más cortos a medida que aumenta la velocidad).

Diagnóstico del rodamiento de rueda:

El diagnóstico se realiza principalmente «de oído». Existen dos posibilidades: rodar o poner el vehículo sobre soportes de columna para tener la posibilidad de escuchar el ruido del rodamiento.Elevar el vehículo sobre cuatro soportes de columna .

Hacer girar la rueda con bastante velocidad y escuchar el ruido producido cerca de la rueda. Un pequeño ruido deber advertirle del desgaste del rodamiento.

También puede realizar pequeños movimientos laterales y verticales en la rueda para comprobar un posible juego, lo cual es sinónimo de fallo del rodamiento.

Repetir la operación en las otras 3 ruedas.

¿Cómo cambiar los rodamientos de las ruedas?

El desmontaje de los rodamientos de las ruedas:

Presentación del caso más habitual y que requiere de una prensa. Este caso se encuentra en un eje delantero de un vehículo con tracción. ésta es una lista no exhaustiva de modelos de este tipo: Peugeot 206, Renault Twingo y Clio, Citroën C3

Desbloquear la tuerca del cardán de la rueda en el suelo.

Elevar el coche sobre soportes de columna y retirar las ruedas en cuestión.

Desacoplar de la mangueta:

• La rótula de suspensión

• La pinza y el disco de freno (véase cambiar una pinza de freno + cambiar un disco de freno)

• La rótula de dirección (véase cambiar una barra de acoplamiento) • El amortiguador • El cardán (véase cambiar un cardán)

Desmontar la mangueta

Colocar la mangueta en la prensa

Extraer el cubo del rodamiento

Retirar el clip de fijación del rodamiento

Extraer el rodamiento de la mangueta en la prensa

La colocación de los rodamientos de las ruedas:

Limpiar y engrasar el receptáculo del rodamiento en la mangueta.

Insertar en la prensa el nuevo rodamiento en la mangueta.

Poner el clip del rodamiento

Insertar el cubo en el rodamiento con ayuda de la prensa

Volver a montar la mangueta en el amortiguador

Volver a colocar el cardán

Volver a montar las dos rótulas (dirección y suspensión)

Volver a montar el estribo y el disco de freno

Cambiar un fuelle de cardán: ¿cuándo y por qué sustituirlo?

¿Cuál es la función del fuelle del cardán?

El fuelle de cardán retiene la grasa contenida en las articulaciones de cada extremo delcardán. Tiene la doble misión de junta y de recipiente de grasa .

En algunos casos, especialmente en los vehículos de Renault, el fuelle interior conectado a la rueda izquierda retiene el aceite de la caja de campos que también se ocupa de lubricar la articulación del cardán.

El fuelle de cardán es de caucho flexible para poder adaptarse a cualquier forma de distorsión, permitiéndole permanecer estando en cualquier situación.

¿Por qué cambiar el fuelle de cardán?

Sin esta grasa, la vida útil del cardán sería extremadamente limitada. Las fricciones de los metales sin grasa suponen un desgaste rápido e irreversible. El fuelle permite conservar la grasa para que ésta pueda realizar su misión. Si se daña, puede provocar una pérdida de grasa en la articulaciónSi el fuelle de cardán que contiene el aceite de la caja de cambios sufre daños, la caja de cambios no se lubricará, lo cual puede hacer que se deteriore de forma grave.

¿Cuándo cambiar un fuelle de cardán?

El fuelle de cardán no es una pieza de desgaste y, por lo tanto, no hay ninguna recomendación acerca de su sustitución. Se degrada a causa del paso del tiempo y de las fuertes deformaciones. De hecho, con el tiempo, pierde su “flexibilidad” y, por lo tanto, su capacidad de absorber los movimientos del cardán. Por ello, es necesario realizar una inspección de su estado en cada revisión.

Cuando aparezcan fisuras o grietas en el fuelle, se recomienda cambiarlo para evitar cualquier riesgo de fuga.

Cuando el fuelle tiene una perforación, puede haber una salida de grasa por el lado de la rueda o de la caja de cambios. Si el cardán emite un sonido de golpeteo, esto indica que ya es demasiado tarde y que debe ser sustituido.

Cambiar un fuelle de cardán: ¿cómo cambiarlo?

El desmontaje y montaje del fuelle de cardán

En la mayoría de los casos, es preferible desmontar totalmente el cardán.

Retirar a continuación los dos collarines de cada extremo del fuelle. Estos collarines normalmente no pueden reutilizarse, aunque se incluyen otros nuevos junto con el fuelle.

Retirar el fuelle.

Limpiar y desengrasar la articulación para poder ver su sistema de fijación.

Soltar la articulación del árbol. Para ello, se recomienda consultar la ficha técnica para realizar la operación correctamente, ya que existen diferentes tipos de sistemas de fijación.

Extraer la articulación con cuidado

Limpiar el árbol con ayuda de un producto desengrasante (producto para la limpieza de los frenos).

Colocar el nuevo fuelle teniendo en cuenta que se deben colocar los collarines.

Colocar y fijar la articulación en el árbol.

Engrasar de forma copiosa la articulación (suele incluirse una dosis en bolsa junto con el fuelle).

Colocar los bordes del fuelle en su espacio.

Fijar los collarines

Limpiar la grasa sobrante.

Mover la articulación para repartir la grasa.

Montar de nuevo el cardán.

¿Cuándo y por qué cambiar un triángulo de suspensión del coche?

¿Cuál es la función del triángulo de suspensión?

El triángulo de suspensión asegura la unión entre el chasis y la rueda a través de unsilentbloc silentbloc del lado del chasis y de unarótula del lado de la rueda.

Existen diferentes versiones de articulación del tren de rodaje compuestas por:

• un, o incluso varios brazos de suspensión:

• de un triángulo:

• o varios triángulos:

• o sistemas más complejos en las versiones altas de gama o de alto rendimiento.

El triángulo de suspensión dispone, como mínimo, de dos puntos de fijación: uno sobre el chasis y sobre el puntal de suspensión.

• El/los silentbloc(s) asegura(n) la unión con el chasis

• La rótula de suspensión asegura la unión con el puntal de suspensión

Ejemplo de un triángulo con silentbloc premontado y rótula de suspensión fijada mediante tres

tornillos:

Ejemplo de un triángulo con dos rótulas y un silentblock premontado y fijado al chasis con dos tornillos:

¿Por qué cambiar un triángulo de suspensión?

El triángulo de suspensión es un eslabón esencial del sistema de suspensión. Un triángulo defectuoso (afectado por un impacto, por ejemplo) supone una pérdida de control del vehículo. Si el brazo está roto, el vehículo no puede circular.

¿Cuándo cambiar un triángulo de suspensión?

La sustitución del triángulo debe efectuarse en caso de deformación tras un impacto o cuando la rótula de suspensión y/o los silentblocks presenten un juego demasiado importante debido al desgaste.

La parte del triángulo de suspensión más sensible y la más sometida a los esfuerzos es el silentbloc. Este es el motivo por el que la mayor parte de las veces es la única parte que hay que sustituir en un triángulo de suspensión. En la mayoría de los casos, el silentbloc es desmontable, pero en algunos casos no puede disociarse del triángulo, por lo que se requiere un cambio completo de toda la pieza.

El último caso en el que se requiere su sustitución es tras un impacto (con una acera, por ejemplo) en el que el brazo de suspensión se haya torcido o roto.

Los indicios de cambio:

En el caso de desgaste del silentbloc, el vehículo tiene tendencia a tirar de un lado al frenar y del

otro al acelerar.

En general, el silentbloc del lado derecho tendrá tendencia a desgastarse más rápidamente (rotondas, aceras) que el izquierdo.

En el caso de desgaste de la rótula, el vehículo emite ruidos de golpes al pasar por encima de obstáculos como ralentizadores, agujeros en la calzada, bandas rugosas, etc.

El diagnóstico:

El control del desgaste de los triángulos de suspensión se realiza al nivel de los diferentes componentes de goma del triángulo de suspensión. Los signos de desgaste son grietas o desgarros en las gomas.

Elevar el vehículo sobre soportes de columna sin retirar las ruedas.

Verificar visualmente el estado de las gomas (silentbloc).

Verificar visualmente el estado de las protecciones (de goma) de la rótula.

En el caso de las rótulas, una simple verificación visual no es suficiente, también es necesario:

Empujar la rueda en un eje vertical, colocando una mano en la parte superior y la otra en la parte inferior.

Efectuar un vaivén enérgico horizontal, con la mano de la parte de abajo desde el interior hacia el exterior del vehículo.

En presencia de juego, el problema proviene de la rótula o del rodamiento

Si el problema proviene de la rótula, ésta última se moverá

Si el problema proviene del rodamiento, también habrá juego en el eje horizontal

¿Cómo cambiar un triángulo de suspensión de coche?

La extracción del triángulo de suspensión

Elevar el coche sobre caballetes y desmontar la rueda del eje en cuestión.

Separar la bieleta de la barra de estabilización del triángulo si ésta dispone de dicho elemento, o directamente la barra de estabilización del triángulo según la versión.

Desacoplar la rótula de suspensión del portamanguetas.

Retirar los tornillos que fijan el triángulo al chasis.

Extraer el triángulo de suspensión

La colocación del triángulo de suspensión

Fijar el triángulo de suspensión al chasis con los tornillos.

Acoplar la rótula de suspensión al portamanguetas.

TALLER

1. ¿Elementos empleados en las suspensiones hidroneumáticas. Explique qué misión tiene cada uno de ellos?

2. ¿Mencione las averías mas frecuente que se pueden producir el alas suspensiones simples?

3. ¿Causas de la suspensión blanda?

4. ¿Averías que pueden producirse en una suspensión hidroneumática?

5. ¿Explique cómo esta compuesta la suspensión de un auto y como funciona?

TALLER PRACTICO

1. Verificar el estado de terminales de dirección, amortiguadores, espirales, y bujes, rodamientos del vehículo asignado

2. Evaluar el estado de los anclajes de la dirección, suspensión del vehículo asignado.

3. Realizar cambio de amortiguadores y espirales del vehículo asignado.

4. Explicar en el vehículo los ángulos de la dirección del vehículo asignado.

5. Revisar el estado de las llantas según su desgaste del vehículo asignado.