Resorte de Suspensión, Definición, Función, Tipos, Diseño

El resorte de suspensión es el eslabón entre las ruedas y la carrocería del vehículo. Su tarea principal es compensar los desniveles de las superficies de la carretera y, por lo tanto, garantizar un alto nivel de confort en la conducción. En segundo lugar, deben garantizar que las ruedas siempre tengan un contacto seguro con la carretera, independientemente de su estado.

La transmisión fiable de las fuerzas de accionamiento, de frenado y transversales depende del cumplimiento de estos requisitos. Como tal, los muelles de suspensión son uno de los componentes más críticos para la seguridad de los vehículos modernos. Afectan a la maniobrabilidad, al agarre en carretera y al rendimiento de frenado.

Coeficiente de resorte lineal y progresivo

Desde el punto de vista del diseño, existen muelles de suspensión con un índice de elasticidad lineal y progresivo. Con los resortes lineales, la fuerza del resorte aumenta en proporción a la medida en que se aprietan entre sí. Los resortes progresivos comienzan con una curva característica suave y se vuelven más duros cuanto más se mueven.

Tipos de muelles de suspensión

Los siguientes tipos de resortes se utilizan principalmente en los automóviles de hoy en día:

Resortes de suspensión cilíndricos

• Se trata de muelles de suspensión cilíndricos convencionales con un índice de elasticidad lineal.

Muelles de suspensión de alambre inconstantes

• Con este tipo de resorte, el diámetro del alambre utilizado disminuye hacia el final del resorte de suspensión.
• Asumiendo las condiciones normales de la carretera y la carga normal, se puede confiar en los extremos blandos del resorte para obtener propiedades de conducción muy cómodas.
• Además de mejorar el confort de conducción, esto alivia la carga de la suspensión de la rueda en su conjunto y de todos los componentes de la dirección.

Muelles mini-bloque

• Los muelles mini-bloque tienen forma de barril. Se fabrican con alambre cónico.
• Esto significa que generan un índice de elasticidad progresiva.
• El diseño de los extremos de los resortes evita el contacto directo de bobinado a bobinado.
• La característica principal de los muelles mini-bloque, que fueron desarrollados a partir de alambre inconstante durante los años 70, es que cuando están bajo carga, los devanados de los extremos se entrelazan sin tocarse.
• Cuando los extremos de los resortes mini-bloque se aprietan entre sí y se apoyan en las copas de resorte (que normalmente consisten en un bloque de goma), el número de bobinados activos disminuye y la tasa de resorte aumenta.

Muelles de carga lateral en forma de plátano

• Este tipo de resorte controla la distribución de la fuerza para toda la suspensión de la rueda, reduciendo la fricción entre el vástago del pistón del amortiguador y su junta.
• Esto ayuda a mejorar las características de respuesta de los amortiguadores.

Estructura de los muelles de suspensión

Dependiendo de las especificaciones del fabricante del vehículo, los resortes de suspensión se fabrican con alambre constante (mismo diámetro de alambre en toda la longitud del resorte) o con alambre inconstante (diámetro variable del alambre en toda la longitud del resorte).

Cuando se trata de muelles de alambre inconstantes, se dice que hay dos muelles en uno: uno blando y el otro fuerte. Los muelles progresivos mini-bloque, por ejemplo, ofrecen altos niveles de comodidad en la conducción a baja carga del vehículo y baja compresión a plena carga. Por lo tanto, el muelle es "blando" a baja carga del vehículo y "fuerte" a plena carga.

Seguridad

Los muelles de suspensión de calidad contribuyen significativamente a aumentar la seguridad, en particular si la carga de los vehículos es elevada, la calidad de la superficie de las carreteras es deficiente y las condiciones meteorológicas son adversas.

Cuando se trata de muelles de alambre inconstantes, una carga mayor (ya sea debido a la ocupación del vehículo o a la mala calidad de la superficie de la carretera) activa la parte más fuerte del muelle. Como resultado, el resorte generalmente se vuelve más rígido.

Este aumento progresivo del índice de elasticidad confiere al vehículo unas características de estabilidad en carretera. También hay otros dos efectos secundarios positivos:

• Se evitan los golpes o chirridos de los muelles bajo carga.
• El recubrimiento de la superficie - la clave para una larga vida útil de los muelles - no sufre daños.

Depreciación

Los muelles de suspensión de proveedores de renombre se suministran de fábrica con una protección óptima contra la corrosión y los daños. Por ejemplo, las mangueras de plástico en los extremos de los muelles de suspensión evitan daños irreparables en la superficie (evitando que el óxido se adhiera) y garantizan un funcionamiento silencioso y suave. Además, el diseño de hoy en día detiene el contacto entre los devanados, protegiendo así los resortes.

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En condiciones normales de funcionamiento, los muelles de suspensión durarán toda la vida útil de un automóvil y no requieren ningún cuidado especial. Sin embargo, deben someterse a una inspección visual cuando se cambian las ruedas y durante los trabajos de mantenimiento. En caso de daños visibles en un resorte (por ejemplo, un desgarro o una fractura), un taller debe instalar una sustitución.

Diseño de resortes de suspensión

Antes de discutir el diseño del resorte, es importante entender el peso con y sin resorte. El peso de resorte es el peso que soportan los resortes. Podemos mencionar como ejemplo de peso con resorte el motor, transmisión y carrocería. El peso no suspendido es el peso que no soportan los muelles, como los neumáticos, las ruedas y los conjuntos de frenos.

Los muelles permiten que el chasis y el vehículo circulen sin problemas y que la suspensión y los neumáticos sigan la superficie de la carretera. La reducción del peso no suspendido proporcionará menos impacto en el camino. Un alto peso amortiguado junto con un bajo peso no amortiguado proporciona una mejor conducción y también una mejor tracción de los neumáticos.

Existen en la actualidad cuatro modelos de resortes de suspensión que pueden ser considerados los principales por su uso: bobina, hoja, barra de torsión y aire.

1.- El resorte de suspensión en espiral.

Consiste en varilla de acero para resortes redondos que se enrolla en una bobina. A diferencia de los resortes de láminas, los resortes helicoidales convencionales no desarrollan fricción entre las hojas. Por lo tanto, proporcionan una conducción más suave.

La resistencia del resorte en espiral, o tasa, está determinada por la longitud y el diámetro de la varilla. Disminuir el diámetro de la varilla, el número de vueltas y la rigidez de las vueltas aumenta la fuerza del resorte. Aumentar el diámetro de la varilla o el número de vueltas, o aumentar el espacio entre las vueltas reduce la resistencia del resorte.

El índice de elasticidad, a veces conocido como índice de deformación, se utiliza para medir la resistencia del resorte. Es la cantidad de peso que se requiere para comprimir el resorte una pulgada.

Algunos resortes helicoidales se fabrican con una tasa variable. Esta tasa variable se logra ya sea construyendo el resorte a partir de material de diferentes espesores, o enrollando el resorte para que las bobinas se hundan progresivamente hacia afuera. Los resortes de tasa variable proporcionan una tasa de resorte más baja bajo condiciones de descarga, ofreciendo una conducción más suave, y una tasa de resorte más alta bajo condiciones de carga, lo que resulta en más apoyo y control. Los muelles helicoidales no requieren ningún ajuste y en su mayor parte no presentan problemas. La falla más común es la caída del resorte. Esto puede provocar el desgaste de los neumáticos, problemas de manejo y desgaste de otros componentes de la suspensión. Durante el servicio de suspensión es muy importante que se mida la altura del vehículo.

2.- Los resortes de láminas.

Están diseñados de dos maneras: de varias hojas y de una sola hoja.

El resorte multiláminas está formado por varias placas de acero de diferentes longitudes apiladas y sujetas con clips. Durante el funcionamiento, el resorte se comprime para absorber los golpes de la carretera. Las placas de resorte se doblan y se deslizan unas sobre otras permitiendo el movimiento.

El resorte de láminas mono es un ejemplo de un resorte de láminas cónicas. La hoja es gruesa en el centro y se estrecha hacia afuera en los dos extremos.

Algunos fabricantes de vehículos utilizarán un resorte de láminas transversal o de lado a lado. Normalmente, un resorte transversal puede ser un multihoja de acero o un monolámina compuesta. Los resortes compuestos también se utilizan en aplicaciones de resortes de láminas longitudinales o de frente hacia atrás.

3.- La barra de torsión.

Consiste en  una barra recta o en forma de L de acero para resortes uno de cuyos extremos va montada sólidamente en el marco, con el otro extremo conectado a la suspensión. Durante el movimiento de la suspensión, la barra de torsión se retuerce proporcionando una acción de resorte.

4.- El resorte neumático.

Este es otro tipo de resorte que se está volviendo más popular en autos de pasajeros, camiones ligeros y camiones pesados.

Consiste en un cilindro de goma lleno de aire comprimido.

Un pistón conectado al brazo de control inferior se mueve hacia arriba y hacia abajo con el brazo de control inferior. Esto hace que el aire comprimido proporcione una acción de resorte. Si la carga del vehículo cambia, se abre una válvula en la parte superior de la bolsa de aire para añadir o liberar aire de la bolsa de aire. Un compresor de aire a bordo suministra aire.

Un resorte que a menudo se pasa por alto es el neumático. Los neumáticos son amortiguadores de aire que soportan el peso total del vehículo. La acción de los resortes del neumático es muy importante para la calidad de la conducción y el manejo seguro del vehículo. De hecho, los neumáticos pueden considerarse el componente número uno de la regulación de la suspensión.

El tamaño, la construcción, el compuesto y el inflado de los muelles neumáticos son muy importantes para la calidad de la conducción del vehículo. El índice de elasticidad de un neumático viene determinado por la presión de aire. Un neumático inflado en exceso tendrá un índice de elasticidad más alto y producirá un impacto excesivo en la carretera.

Los neumáticos excesivamente inflados transmiten los impactos de la carretera en lugar de reducirlos. Un inflado excesivo o insuficiente también afecta al manejo y al desgaste de los neumáticos.

Al ajustar la presión de los neumáticos, tenga siempre en cuenta las especificaciones del fabricante del vehículo, no las que se encuentran en el lateral del neumático. La presión de aire especificada por el fabricante del vehículo proporcionará una operación segura y calidad de conducción del vehículo. La presión de los neumáticos estampada en el lateral es la presión máxima que el neumático está diseñado para soportar a una carga y velocidad específicas.