Suspension de Alto Recorrido

Suspensiones de Alto Recorrido

Interesante articulo sobre los diferentes tipos de suspensiones, sus ventajas y desventajas, y cómo calcular su coeficiente de elasticidad
Por Gonzalo Bravo.

Hablando en forma genérica acerca de las cualidades que debe tener un 4X4 para andar bien en diversos terrenos, se puede hablar de tres factores importantes en donde se deben concentrar los esfuerzos al momento de diseñar un 4X4, se les llama las 3T (Travel, Torque & Traction). Donde el torque aplicado a las ruedas, la tracción que trasmite la fuerza al piso y el recorrido de suspensión que hace que las ruedas estén en contacto con el suelo, lograrán el mejor desempeño en terreno.

En este texto analizaremos el tema suspensiones, el cual da para mucho de qué hablar por lo cual nos limitaremos a detallar los sistemas más conocidos y la forma de calcular su coeficiente elástico.
En general las suspensiones más usadas son de dos tipos; de espirales o resortes helicoidales, y de paquetes o resortes de hojas.
Referente a la dureza de la suspensión, hay que guiarse por el uso que se le dará al Jeep, ciertamente los resortes más blandos son más adecuados para trial y rocas y los duros para arena y velocidad. Todo depende del uso que pretenda darles y la carga que llevarán. Asimismo el comportamiento en pavimento se verá afectado con este cambio, quedando más suave e inestable con resortes blandos y más áspero y estable con resortes duros.
A modo de referencia, aquí detallamos algunos valores de dureza de resortes de algunos 4X4 (valores en Lb/in):
Toyota Hilux 89: Delantero 300, Trasero 160
Suzuki Samurai 90: Delantero 255, Trasero 155
Jeep CJ-7: Delantero 300, Trasero nd
Wrangler TJ: Delantero 175, Trasero 200
Como regla general, al definir la altura de la suspensión de debe probar con todo el peso que llevará al momento de manejarlo.
Al igual que en cualquier suspensión, mientras más hacia adentro del chassis estén los resortes, más flexible será y más inestable también. A modo de ejemplo extremo, si ponemos ambos resortes juntos sobre el centro del diferencial la flexibilidad será máxima pero se tumbaría con su propio peso.
A continuación detallaremos los sistemas más comunes, sus ventajas y la forma de calcular su dureza.

Tradicional

El que llamamos de esta forma consiste en la típica configuración de paquete de resortes con candado a un lado y con el extremo fijo al otro.

La progresividad, así como en todos los paquetes, está dada por el largo y espesor de las hojas que lo componen: ésa es la razón porque al sacar la hoja de carga de un paquete, éste queda con mayor recorrido y más blando.
En este tipo de suspensión, el trabajo de mantener el eje en su posición en sentido transversal está dado por la rigidez trasversal del paquete y sus apoyos a la carrocería, y el posicionamiento longitudinal está dado por el extremo fijo del paquete (sin candado). Eso es lo que la hace tan simple, ya que no hay necesidad de usar otros elementos para evitar que se mueva el eje.

En general con este tipo de configuración se puede mejorar el recorrido instalando paquetes más largos y/o blandos, ya sean nuevos o modificando los mismos. En el primer caso, es importante que el alargue se reparta entre ambos tramos para aprovecharlo.
Un punto importante de destacar, es que al ablandar la suspensión, sobre todo con SPOA, el eje tenderá o torcerse (Spring Wrap) debido a la reacción del paquete a la acción del diferencial. Los 4X4 de serie corrigen esto en parte con las hojas de carga, amortiguadores en ángulo y en distinta posiciones, etc. Para nosotros la opción más usada es usar una barra de tracción que limite el movimiento del diferencial sobre su eje ya que la palanca que hace un neumático grande es considerable.
Su constante elástica se calcula de la siguiente forma:
b = Ancho de una hoja en pulgadas n = Número de hojas e = Espesor de las hojas en pulgadas L = Largo del paquete en pulgadas, de ojo a ojo.

Doble candado (Dual Shackle):

Esta configuración consiste en instalar candados también en el lado fijo del paquete con el fin de permitir al paquete bajar y flectarse más. Definitivamente aumenta el recorrido, pero se necesita de partes adicionales que mantengan el eje en su lugar tanto transversal como longitudinalmente, ya que el lado fijo que anteriormente hacía esta tarea ya no lo es más. Las formas de posicionar el eje son prácticamente las mismas que para una suspensión de espirales, lo que implica apoyar el eje contra el movimiento hacia adelante y atrás, a un lado y otro y la torsión de éste.
La dureza se calcula igual que en el sistema tradicional

Goofy leaf/Buggy Spring

Este sistema es una modificación a la configuración tradicional en que se reemplaza el apoyo del candado al chasis por una hoja corta que sí se une al chassis. Esta proporciona un recorrido adicional al paquete ya que permite que se sume la flexión de esa hoja a la flexión total del paquete.

En general si se usa una hoja relativamente corta, no es necesario usar tensores para posicionar el eje, eso sí este sistema aumenta la propensión al Spring Wrap, por lo que es recomendable usar al menos un tensor longitudinal o dos.

Al instalarlo en el eje delantero, definitivamente tiene que ser con los candados en la parte trasera (Reverse Schakle).
Para lo simple que es, los resultados son más que satisfactorios. El cálculo de su dureza es practicamente igual que es el sistema tradicional

Candados articulados (Missing Link, Revólver, Etc):

Consisten en un cambio de los candados standard por unos que se articulan, los cuales trabajan cerrados hasta el momento que el paquete se estira completamente logrando un exceso de recorrido igual a la mitad de la distancia vertical en que se abren. La ventaja es que se instalan simplemente cambiando de candados.

Usualmente producen un levante adicional del chasis al ser más largos que los tradicionales.
La diferencia con los sistemas anteriores en que no existe una unión elástica al momento de estar abiertos, con lo cual la tracción está dada por el peso de la rueda y sus componentes solamente (Masa no suspendida; rueda, ½ paquete, ½ amortiguador, etc) y la palanca que haga el extremo opuesto del eje entre la rueda y el tope de suspensión.

Al no ser un cuerpo elástico, la dureza del resorte sigue siendo la misma.

Quarter elliptic:

Este sistema consiste el hacer trabajar el paquete como una viga en voladizo, donde un extremo va tomado al chassis y el otro al eje. El paquete trabaja con todas sus hojas hacia arriba y abajo, sólo cuando la penúltima hoja se separa de la última, ésta trabaja sola, permitiendo al eje bajar notoriamente más al trabajar en forma independiente y con mucha menor limitación que un paquete tradicional.

El Q-Elliptic definitivamente necesita posicionar el eje en su lugar, de la misma forma que si se usaran espirales.

Este sistema es muy utilizado en las carreras de Baja, en las categorias limitadas a paquetes de resortes, y también en las competencias de Rock crawling. Mejora en recorrido notablemente.

La constante elástica es la siguiente:
b = Ancho de una hoja en pulgadas n = Número de hojas e = Espesor de las hojas en pulgadas L = Largo del paquete en pulgadas, de ojo a ojo.

Espirales:

Los espirales todos los conocen y la ventaja que tienen es la progresividad que se logra y el espacio que utilizan, ya que no necesitan anclajes hacia adelante o atrás del chassis como los paquetes, eso sí, necesitan de tensores que mantengan el eje en su posición. El recorrido está dado principalmente por el largo de éstos y la cantidad de vueltas, y su dureza, por el diámetro del espiral y el espesor del mismo.

A diferencia de los paquetes que les pueden sacar o poner hojas para cambiar su dureza, los espirales hay que reemplazarlos.

En general se puede lograr muy buen recorrido, y tiene la ventaja que al levantar el Jeep con espirales más largos: inmediatamente se mejora el recorrido

Una suspensión de espirales bien diseñada debiera dejar contento a cualquiera.

Su dureza se calcula como sigue:
d = Diametro del alambre en pulgadas Na = Número de vueltas activas del espiral D = Diámetro del espiral medido desde el centro del alambre

Coilovers:

Consiste en un amortiguador invertido con un espiral en la parte externa, donde se junta la suspensión con la amortiguación en un solo elemento.

Son ampliamente usados en carreras de off-road, debido principalmente a su firmeza, la cualidad de poder desarmarlos íntegramente, la variedad de espirales y durezas disponibles, la progresividad que se logra con espirales de distinta dureza, los altos recorridos disponibles, la excelente refrigeración y reducido diámetro que logran con el recipiente de líquido en el exterior, etc, etc, etc, en otras palabras, la cream de la cream en lo que a versatilidad y durabilidad se refiere. El problema es su elevado precio, que parte de unos Usd 400 c/u para marcas como King hasta más de Usd 1.000 para marcas como Swayaway y Blistein.

Usualmente se utilizan espirales de diferentes durezas, de esa forma la progresividad lograda es impresionante.
En gereral ocupan un espacio similar a los espirales, eso sí, generalmente sobresalen hacia arriba debido al largo de éstos.
Al igual que los espirales, necesitan tensores para mantener el eje en su lugar.
A los espirales independientes se les calcula su dureza de la forma descrita en las sección de espirales. Para el caso de los Coilovers que utilizan dos espirales, la fórmula es la siguiente:
Cm es la dureza del espiral principal Ct es la dureza del espiral secundario

Airbags

Los Airbags son unos pulmones neumáticos como los que usan los camiones, la gracia es que la dureza de la suspension es regulable dependiendo de la presión de aire que uno seleccione. Asimismo se puede variar la altura del vehículo de la misma forma.

Son de bastante mayor tamaño que los espirales y también necesitan de tensores.
Otra particularidad es que el inflado puede ser independiente en cada uno de los pulmones, con lo cual se puede nivelar el auto en diversas posiciones.

Gentileza de Gonzalo Bravo

gbravo@twistedandes.com

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