Lo hare yo mismo. Todo sobre suspensiones adaptativas

La suspensión adaptativa (suspensión semiactiva) es un tipo de suspensión activa. El grado de amortiguación de los amortiguadores instalados varía según el estado de la superficie de la carretera, el estilo de conducción y las preferencias del conductor. El nivel de amortiguación implica la tasa de atenuación de las vibraciones que se producen durante el funcionamiento del amortiguador. Este indicador depende de la magnitud de la resistencia y de los indicadores de las masas suspendidas.

La suspensión adaptativa moderna utiliza dos métodos para ajustar el nivel de amortiguación de los amortiguadores:

• utilizando válvulas solenoides;
• utilizando fluido reológico magnético.

El primer método se basa en cambiar el área de flujo de la válvula. Cambia dependiendo del voltaje aplicado. Cuanto mayor es el voltaje, menor es la capacidad de la válvula y, en consecuencia, aumenta la rigidez del amortiguador. Si el voltaje disminuye, el rendimiento disminuye.

Los amortiguadores con válvulas solenoides similares se instalan en varios tipos de suspensiones, estos son algunos de ellos:

• Control Adaptativo de Chasis, DCC de Volkswagen;
• Sistema de amortiguación adaptativo, ADS de Mercedes-Benz (como parte de la suspensión neumática Airmatic Dual Control);
• Suspensión variable adaptativa, AVS de Toyota;
• Control continuo de amortiguación, CDS de Opel;
• Control electrónico de amortiguación, EDC de BMW (como parte de la suspensión activa Adaptive Drive).

El segundo método para cambiar el grado de amortiguación implica el uso de fluido reológico magnético. Sus partículas se alinean cuando se exponen a un campo magnético. Los amortiguadores que contienen dicho líquido en su interior no tienen válvulas. Su función la realizan bobinas electromagnéticas especiales ubicadas dentro del pistón. El pistón tiene ranuras a través de las cuales normalmente el fluido fluye libremente. Cuando se aplica corriente a las bobinas, el líquido crea una cierta resistencia y se requiere más fuerza para mover el pistón. Esto aumenta el grado de amortiguación (rigidez de la suspensión).

Se utiliza un diseño similar en los siguientes tipos de suspensión adaptativa:

• MagneRide de General Motors (automóviles Cadillac, Chevrolet);
• Paseo magnético de Audi.

El grado de cambio en los indicadores de amortiguación se controla mediante una unidad de control, sensores y varios actuadores.

El grupo de sensores incluye: un sensor de altura de manejo, un sensor de aceleración de la carrocería y un interruptor para cambiar los modos de rigidez de la suspensión.

Los sensores envían señales a la unidad de control, tras lo cual se procesan. De acuerdo con el programa programado, se envían los comandos necesarios a los actuadores. En su funcionamiento, la unidad de control para cambiar el grado de rigidez de la suspensión interactúa con muchos sistemas del automóvil: dirección asistida, sistema de gestión del motor y transmisión automática.

La suspensión adaptativa tiene tradicionalmente tres modos de funcionamiento: cómodo, normal y deportivo.

Dependiendo de las condiciones de la carretera y de las preferencias del conductor, éste puede configurar de forma independiente el modo deseado. De acuerdo con el modo seleccionado, la unidad de control sigue un programa determinado, que almacena los datos necesarios sobre el grado de amortiguación de los amortiguadores.

El sensor de aceleración determina la calidad de la superficie de la carretera y, si hay muchos desniveles en la carretera que hacen que la carrocería se balancee, el sistema ajusta automáticamente la cantidad de amortiguación deseada.

El sensor de altura de manejo tiene una influencia particular en el funcionamiento del sistema. Así, por ejemplo, al frenar, la holgura en la parte delantera del coche disminuye, y al acelerar, en el lado opuesto a la parte trasera. Se producen cambios similares en la distancia al suelo al girar, cuando la carrocería se inclina en la dirección opuesta a la del giro.

La suspensión adaptativa garantiza así el máximo confort en cada situación.

Desde el día en que apareció el primer coche, los ingenieros no han parado ni un segundo en intentar crear el coche ideal. Al mismo tiempo, una de las principales tareas a las que se enfrentaron las grandes mentes fue el desarrollo de una suspensión segura y universal que pudiera adaptarse a las condiciones de la carretera. Y los esfuerzos se vieron recompensados. En 1954 se fabricó el primer automóvil equipado con suspensión hidroneumática (adaptativa).

Objetivo

¿Por qué se necesita la suspensión hidroneumática? Los ingenieros han creado un mecanismo adaptativo que puede adaptarse a la superficie y al estilo de conducción. Los componentes principales del dispositivo son unidades hidroneumáticas, caracterizadas por una mayor elasticidad. Los elementos son fluido de trabajo y gas, que se encuentran bajo presión en los contenedores destinados a ellos.

La suspensión adaptativa hace que el coche se mueva suavemente y, si es necesario, cambia la posición de la carrocería en relación con la superficie de la carretera. La suspensión hidroneumática suele “mezclarse” con otros tipos de suspensión. Un ejemplo sorprendente es el coche de la empresa francesa Citroen C5. Coexisten dos suspensiones: la clásica y adaptativa MacPherson (delantera) y una suspensión de tipo multibrazo en la parte trasera.

Historia

Como ya se mencionó, el primer automóvil con suspensión adaptativa se creó en 1954 y un año después la novedad apareció en el Salón del Automóvil de París. El diseño de la unidad causó sensación entre los conocedores del mundo del automóvil. En aquella época, un coche con suspensión hidroneumática parecía un milagro. Independientemente del número de pasajeros o del llenado del maletero, el coche mantuvo su distancia al suelo original y mostró un movimiento suave. Ahora es posible colgar ruedas sin necesidad de utilizar un gato.

También merece atención la función que permite ajustar la distancia al suelo del vehículo. Para Francia, con sus carreteras rurales, esta opción resultó muy útil. La suspensión adaptativa ha aumentado el nivel de seguridad incluso al conducir sobre baches fuertes.

La aparición de un nuevo dispositivo fue el comienzo del viaje. Los ingenieros de Citroën no se detuvieron y en 1989 crearon la suspensión adaptativa Hydractive 1, que todavía se utiliza en la actualidad. La ventaja del nuevo diseño es la presencia de un "llenado" electrónico, que permite controlar la situación de la carretera y adaptarse a ella.

Pasaron cuatro años y los coches de la marca estaban equipados con la suspensión Hydractive 2 actualizada. Siete años después (en 2000), el mundo vio la suspensión adaptativa Hydractive 3. El nuevo diseño tenía características únicas y estaba separado del sistema de frenos (en el segundo). "parte" los frenos y la suspensión interactuaban juntos).

La suspensión hidroneumática se instala no solo en los automóviles Citroen. La nueva tecnología también fue adoptada por marcas como Rolls-Royce, Bentley, Mercedes y otras. En los últimos 5 a 10 años, esta lista se ha complementado con otros modelos.

Dispositivo

La suspensión adaptativa consta de un grupo de nodos, cada uno de los cuales lleva su propia carga funcional:

1. Unidad hidroelectrónica (el segundo nombre de la unidad es hidrotrónica). La tarea del dispositivo es suministrar el volumen requerido de la composición de trabajo y garantizar la presión requerida. Este nodo combina los siguientes elementos:

• motor eléctrico;
• ECU (el "cerebro" de la suspensión adaptativa);
• bomba de pistones axiales;
• válvulas solenoides que regulan el espacio libre del vehículo;
• válvula de seguridad;
• válvula de parada. La tarea es proteger la carrocería de una disminución de la distancia al suelo en la posición de no trabajo.

Las válvulas ECU y EM son componentes del sistema de control de suspensión hidroneumática.

2. El recipiente para la mezcla de trabajo está ubicado encima de la unidad hidroelectrónica. En los coches con suspensión adaptativa Hydraactive 3 se utiliza líquido LDS, que tiene un color naranja brillante. Anteriormente se utilizaba líquido LHM verde.

3. Puntal de suspensión delantera: dispositivo que combina un cilindro hidráulico y una unidad elástica hidroneumática. Los elementos estructurales están conectados a través de una válvula amortiguadora, que amortigua eficazmente las vibraciones de la parte de la carrocería.

4. La unidad elástica, que funciona según el principio hidroneumático, es una estructura esférica de metal. En el interior hay una membrana elástica, encima de la cual se encuentra nitrógeno (gas comprimido). Debajo de la partición hay una composición especial que transmite presión al sistema. En este caso, el gas, como relleno, desempeña el papel de elemento elástico.

En las suspensiones adaptativas de la serie Hydractive 3+, se monta una unidad elástica en la rueda y una estructura esférica adicional en cada uno de los ejes. El uso de los elementos mencionados es una oportunidad para ampliar los niveles de control de la rigidez de la suspensión. Además, la vida útil de las esferas especiales es de 200 mil kilómetros o más.

Los cilindros hidráulicos son un grupo de unidades que garantizan el llenado de líquido de los elementos elásticos, así como los cambios de altura de la carrocería con respecto a la carretera. El dispositivo principal de un cilindro hidráulico es el pistón. La varilla de este último se combina con “su” brazo de suspensión. Los cilindros hidráulicos situados delante y detrás son idénticos en diseño. La única diferencia es que el conjunto trasero está ubicado en un ligero ángulo con respecto a la superficie de la carretera.

Regulador de rigidez: unidad con la que se ajusta la rigidez de la suspensión. Incluye:

• Válvula EM para ajuste directo;
• válvulas de amortiguador adicionales;
• carrete

El regulador de rigidez está montado en ambas suspensiones. En este caso, son posibles dos modos:

1. modo "suave". En este caso, el regulador combina componentes hidroneumáticos de tal manera que garantiza una presión de gas óptima. Al mismo tiempo, el propio EM permanece sin voltaje;
2. El modo difícil se activa cuando se aplica voltaje al nodo. En este caso, los cilindros traseros, puntales y esferas auxiliares están aislados entre sí.

El sistema de control de suspensión adaptativo consta de los siguientes componentes:

1. los dispositivos de entrada. Esto incluye dos mecanismos: un interruptor de modo y un grupo de sensores de entrada. Estos últimos convierten las características capturadas en electricidad. Uno de los sensores principales del sistema monitorea la posición de la parte de la carrocería (en relación con la superficie) y el sensor del ángulo de dirección.

   Los automóviles Citroen tienen instalados de 2 a 4 sensores de posición de la carrocería. En cuanto al segundo dispositivo de entrada (sensor del ángulo de dirección), proporciona datos sobre la velocidad de giro y la dirección del volante.

   Un interruptor especial permite ajustar manualmente la rigidez y la altura de la carrocería;

2. Las ECU son los "cerebros" del sistema, que recogen señales de los nodos de entrada, las procesan y, teniendo en cuenta un algoritmo determinado, envían comandos a los órganos ejecutivos. En su funcionamiento, la ECU interactúa con el ABS y el sistema de control de la unidad de potencia;
3. unidades ejecutivas: dispositivos que ejecutan comandos desde la computadora. Estos incluyen válvulas eléctricas de ajuste de rigidez y altura, un motor eléctrico para la bomba del sistema hidráulico y un control del alcance de los faros.

El motor eléctrico está controlado por una unidad de control y cambia la velocidad de rotación, el rendimiento de la bomba y la presión en el sistema. La suspensión adaptativa es especial por la presencia de cuatro válvulas EM que regulan la altura. El primer par eleva la suspensión delantera y el segundo par eleva la trasera.

Principio de operación

Los elementos estructurales interactúan según el siguiente algoritmo:

• Los cilindros hidroneumáticos impulsan el fluido hacia los elementos elásticos. La unidad hidráulica mantiene la presión y el volumen del fluido bajo control. Cuando se producen vibraciones, el líquido pasa a través de la válvula, que amortigua las vibraciones.
• El modo suave implica combinar elementos entre sí y crear el volumen máximo de gas. En esta etapa, se compensan los rodillos y se mantiene la presión requerida.
• Si es necesario habilitar el modo difícil, se suministra voltaje al sistema. Después de esto, las esferas adicionales y los puntales de la suspensión delantera se separan entre sí. En el momento del giro, la rigidez cambia para cada nodo específico. Durante el movimiento rectilíneo, la rigidez cambia.

Opciones alternativas

El sistema hidroneumático de la serie Hydractive no es el único desarrollo. La empresa Mercedes introdujo en el mercado un diseño similar en principio: Active Body Control. El principio de funcionamiento es casi idéntico. Los cilindros hidráulicos presionan los resortes, se produce un cambio de presión y se establece la posición y rigidez deseadas.

La suspensión adaptativa también fue desarrollada por Volkswagen. Su nombre es Control de Chasis Adaptativo. La unidad proporciona control de la configuración a través de sensores y ajusta la rigidez del chasis.

Ventajas y desventajas

La suspensión hidroneumática no es la encarnación del ideal. Añade comodidad y conveniencia, pero también tiene sus inconvenientes.

Ventajas:

• la posibilidad de ajustar manualmente la distancia al suelo aumenta la maniobrabilidad del vehículo, simplifica el proceso de estacionamiento, descarga y carga, así como la limpieza del vehículo;
• la presencia de un ajuste sistemático en algunos hace que la operación sea más conveniente;
• aumentando el confort del viaje, garantizado por un viaje suave. Si cree en las revisiones, el automóvil parece flotar sobre el agua en lugar de moverse sobre una superficie dura;
• adaptación al estilo de conducción y a la superficie de la carretera.

Desventajas de las suspensiones adaptativas:

• la complejidad del diseño, que promete costos de reparación y un aumento en el precio del automóvil al momento de la compra;
• La fiabilidad de la suspensión adaptativa es menor que la de los diseños clásicos.
• Este tipo de colgantes son “delicados” y por tanto requieren un uso adecuado.

Resultados

La suspensión hidroneumática (adaptativa) es un gran avance en la industria automotriz. Con su apariencia se pudieron resolver muchos problemas de manejo, distancia al suelo y adaptación al estilo de conducción. El principal problema sigue siendo el precio, por lo que los fabricantes "económicos" todavía prefieren suspensiones asequibles.

Suspensión adaptativa (otro nombre suspensión semiactiva) es un tipo de suspensión activa en la que el grado de amortiguación de los amortiguadores varía en función del estado de la calzada, de los parámetros de conducción y de las exigencias del conductor. El grado de amortiguación se refiere a la velocidad a la que se atenúan las vibraciones, que depende de la resistencia de los amortiguadores y de la magnitud de las masas suspendidas. En los diseños modernos de suspensión adaptativa, se utilizan dos métodos para regular el grado de amortiguación de los amortiguadores:

• utilizando válvulas solenoides;
• utilizando fluido reológico magnético.

Cuando se regula mediante una válvula de control electromagnética, su área de flujo cambia según la magnitud de la corriente que actúa. Cuanto mayor es la corriente, menor es el área de paso de la válvula y, en consecuencia, mayor es el grado de amortiguación del amortiguador (suspensión rígida).

Por otro lado, cuanto menor es la corriente, mayor es el área de flujo de la válvula, menor es el grado de amortiguación (suspensión suave). La válvula de control está instalada en cada amortiguador y puede ubicarse dentro o fuera del amortiguador.

Los amortiguadores con válvulas de control electromagnéticas se utilizan en el diseño de las siguientes suspensiones adaptativas:

El fluido reológico magnético incluye partículas metálicas que, cuando se exponen a un campo magnético, se alinean a lo largo de sus líneas. El amortiguador, lleno de fluido reológico magnético, no tiene válvulas tradicionales. En cambio, el pistón tiene canales a través de los cuales el líquido pasa libremente. El pistón también lleva incorporadas bobinas electromagnéticas. Cuando se aplica voltaje a las bobinas, las partículas del fluido reológico magnético se alinean a lo largo de las líneas del campo magnético y crean resistencia al movimiento del fluido a través de los canales, aumentando así el grado de amortiguación (rigidez de la suspensión).

El fluido reológico magnético se utiliza con mucha menos frecuencia en el diseño de suspensión adaptativa:

• MagneRide de General Motors (automóviles Cadillac, Chevrolet);
• Paseo magnético de Audi.

La regulación del grado de amortiguación de los amortiguadores se realiza mediante un sistema de control electrónico, que incluye dispositivos de entrada, una unidad de control y actuadores.

El sistema de control de suspensión adaptativo utiliza los siguientes dispositivos de entrada: sensores de altura de manejo y aceleración de la carrocería, interruptor de modo de funcionamiento.

Utilizando el interruptor de modo de funcionamiento, puede ajustar el grado de amortiguación de la suspensión adaptativa. El sensor de altura de manejo registra la cantidad de recorrido de la suspensión en compresión y rebote. El sensor de aceleración de la carrocería detecta la aceleración de la carrocería del vehículo en el plano vertical. El número y alcance de los sensores varía según el diseño de la suspensión adaptativa. Por ejemplo, la suspensión DCC de Volkswagen tiene dos sensores de altura de manejo y dos sensores de aceleración de la carrocería en la parte delantera del automóvil y uno en la parte trasera.

Las señales de los sensores ingresan a la unidad de control electrónico, donde, de acuerdo con el programa programado, se procesan y se generan señales de control a los actuadores: válvulas de solenoide de control o bobinas de solenoide. En funcionamiento, la unidad de control de suspensión adaptativa interactúa con varios sistemas del vehículo: dirección asistida, sistema de gestión del motor, transmisión automática y otros.

El diseño de la suspensión adaptativa suele ofrecer tres modos de funcionamiento: normal, deportivo y cómodo.

Los modos los selecciona el conductor según la necesidad. En cada modo, el grado de amortiguación de los amortiguadores se ajusta automáticamente dentro de los límites de la característica paramétrica configurada.

Las lecturas de los sensores de aceleración de la carrocería caracterizan la calidad de la superficie de la carretera. Cuanto más irregularidades haya en la carretera, más activamente se balanceará la carrocería. De acuerdo con esto, el sistema de control ajusta el grado de amortiguación de los amortiguadores.

Los sensores de altura de conducción monitorean la situación actual cuando el automóvil está en movimiento: frenado, aceleración, giro. Al frenar, la parte delantera del coche desciende más que la trasera, y al acelerar ocurre lo contrario. Para garantizar una posición horizontal del cuerpo, las tasas de amortiguación ajustables de los amortiguadores delanteros y traseros serán diferentes. Cuando un automóvil gira, debido a la fuerza de inercia, un lado siempre está más alto que el otro. En este caso, el sistema de control de suspensión adaptativo regula por separado los amortiguadores derecho e izquierdo, logrando así estabilidad al girar.

Así, a partir de las señales de los sensores, la unidad de control genera señales de control para cada amortiguador de forma individual, lo que permite el máximo confort y seguridad para cada uno de los modos seleccionados.

El que es pobre es estúpido.
proverbio japonés

Encienda las cerraduras, mueva la caja de transferencia a un rango más bajo, toque ligeramente el pedal del acelerador. El Land Cruiser Prado más nuevo, con motor de gasolina de 4 litros y suspensión trasera neumática, se arrastra lenta y dignamente hacia una profunda rodera abierta en otoño, generosamente salpicada de nieve...

Cuánto

Ya sabes, sucede que todo coincide. La tan esperada prueba de manejo, un auto magnífico y un clima ideal. Todo coincidió. Bueno, sobre el tiempo, puedes verlo todo tú mismo en las fotografías, pero sobre el coche, déjame iluminarte un poco.

En una escala de diez puntos, le daría al coche entre 7 y 8 puntos. Pero debemos recordar que esta es una evaluación subjetiva, basada en mis preferencias personales. En general, el coche es bueno, aunque personalmente encuentro que le falta un poco de dinámica. ¡Pero es muy cómodo y es un auténtico “pícaro”! El coche es muy bueno para su propósito, sobre todo porque el precio es razonable. Pero no consideraría al Prado como mi próximo automóvil, al menos no todavía; todavía no he encontrado un acercamiento a los automóviles japoneses, aunque tienen una serie de ventajas innegables: calidad, precio y confiabilidad.

La suspensión instalada en los automóviles modernos es un compromiso entre comodidad, estabilidad y manejo. La suspensión con mayor rigidez garantiza un nivel mínimo de balanceo, garantizando así comodidad y estabilidad.

Una suspensión blanda se caracteriza por una conducción más suave, mientras que al realizar maniobras, el automóvil se balancea, lo que conduce a una mayor inestabilidad y un deterioro del control.

Por lo tanto, los fabricantes de automóviles se esfuerzan por desarrollar los últimos diseños de suspensión activa.

El término "activo" implica una suspensión cuyos principales parámetros cambian durante la operación. El sistema electrónico integrado en él le permite cambiar los parámetros necesarios de forma automática. La estructura de la suspensión se puede dividir en sus elementos, cada uno de los cuales cambia los siguientes parámetros:

Algunos tipos de uso constructivo impactan sobre varios elementos a la vez. Muy a menudo, la suspensión activa utiliza amortiguadores con tasas de amortiguación variables. Este tipo de suspensión se llama suspensión adaptativa. Este tipo a menudo se denomina suspensión semiactiva debido a que no contiene propulsores adicionales.

Para cambiar la capacidad de amortiguación de los amortiguadores se utilizan dos métodos: el primero es el uso de válvulas solenoides, así como la presencia de un fluido especial de tipo magnético-reológico. El propio amortiguador está lleno de él. El grado de amortiguación de cada amortiguador se controla individualmente y se realiza mediante una centralita electrónica.

Los diseños de suspensión bien conocidos del tipo adaptativo descrito anteriormente son:

• Control Adaptativo de Chasis, DCC (Volkswagen);
• Sistema de Amortiguación Adaptable, ADS (Mersedes-Benz);
• Suspensión variable adaptativa, AVS (Toyota);
• Control Continuo de Amortiguación, CDS (Opel);
• Control electrónico de compuertas, EDC (BMW).

La opción más universal es la suspensión activa, que utiliza elementos elásticos especiales. Le permite mantener constantemente la altura de la carrocería requerida y la rigidez del sistema de suspensión. Pero desde el punto de vista de las características de diseño, es más rígido. Su coste es mucho mayor, al igual que las reparaciones. Además de los muelles tradicionales, contiene elementos elásticos hidroneumáticos y neumáticos.

La suspensión ABC Active Body Control de Mercedes-Benz ajusta el nivel de rigidez mediante un accionamiento hidráulico. Para su funcionamiento, se bombea aceite a alta presión al puntal del amortiguador y el líquido hidráulico actúa sobre un resorte ubicado coaxialmente.

La unidad de control del cilindro hidráulico del amortiguador recibe datos de 13 sensores diferentes, incluidos sensores de aceleración longitudinal, posición del cuerpo y presión. La presencia del sistema ABC prácticamente elimina la aparición de balanceo de la carrocería al girar, frenar y acelerar. Cuando la velocidad del vehículo supera los 60 km/h, el sistema baja automáticamente el vehículo 11 mm.

La suspensión neumática se basa en un elemento neumáticamente elástico. Gracias a ello, es posible cambiar la altura de la carrocería con respecto a la superficie de la carretera. La presión se bombea a los elementos mediante un motor eléctrico especial con compresor. La rigidez de la suspensión se modifica mediante amortiguadores. Es sobre este principio que se crea la suspensión Airmatic Dual Control de Mercedes-Benz que utiliza el sistema de amortiguación adaptativa;

Los elementos de la suspensión hidroneumática le permiten ajustar la altura de la carrocería y la rigidez de la suspensión. La suspensión se ajusta mediante un accionamiento hidráulico de alta presión. El sistema hidráulico funciona mediante válvulas solenoides. Uno de los ejemplos modernos de este tipo de suspensión es el sistema Hydractive de tercera generación, instalado en los automóviles fabricados por Citroen.

Una categoría separada de suspensiones de tipo activo incluye estructuras que contienen barras estabilizadoras. En este caso, son los responsables de la rigidez de la suspensión. Al conducir en línea recta, el estabilizador no se activa y el recorrido de la suspensión aumenta. Esto mejora el manejo en carreteras en mal estado. Al girar o cambiar rápidamente la dirección del movimiento, la rigidez del estabilizador aumenta, evitando así que la carrocería se balancee.

Los tipos de suspensión más comunes son:

• Conducción dinámica de BMW;
• Sistema de suspensión dinámica cinética, KDSS de Toyota.

En los automóviles Hyundai se instala una versión interesante de suspensión activa. Este es un sistema de suspensión de control de geometría activa (AGCS). Implementa la capacidad de cambiar la longitud de las palancas. Afectan la convergencia de las ruedas traseras. Al conducir en línea recta y realizar maniobras a baja velocidad, el sistema selecciona la convergencia mínima. Al realizar maniobras a alta velocidad, aumenta la convergencia, mejorando así la capacidad de control. El sistema AGCS interactúa con el sistema de control de estabilidad.