Cinemática de la suspensión y dinámica del vehículo
La cinemática de la suspensión describe cómo se mueve y cambia de orientación cada rueda cuando trabaja la suspensión o gira la dirección. La dinámica del vehículo describe cómo interactúan las fuerzas, la masa, los neumáticos y esos movimientos al acelerar, frenar, girar y pasar sobre irregularidades.
Geometría y fuerza son perspectivas diferentes
Un análisis cinemático parte de puntos de anclaje, brazos, articulaciones y sus movimientos permitidos. Puede calcular el recorrido, la caída, la convergencia, la posición del eje de dirección, la relación de movimiento y el centro de balanceo geométrico sin suponer primero una fuerza concreta de muelle o amortiguador.
Un análisis dinámico añade masa, inercia, fuerzas de los neumáticos, muelles, amortiguadores, dispositivos antibalanceo, casquillos flexibles, actuadores y tiempo. El resultado depende tanto de la velocidad y la carga como de la geometría. Dos suspensiones con una alineación estática parecida pueden responder de forma distinta por diferencias de rigidez en la rueda, amortiguación, flexibilidad, masa no suspendida o sistemas de control.
Para conocer las disposiciones físicas que crean estos movimientos, consulta Suspension Construction.
Recorrido y alineación de las ruedas
La compresión, también llamada bump o jounce, reduce la distancia entre la rueda y la carrocería. La extensión, o rebound, la aumenta. Durante el recorrido pueden cambiar la caída y la convergencia. El giro de la dirección también modifica el plano de la rueda y la huella del neumático respecto al vehículo.
Los ingenieros definen estas curvas en lugar de juzgar únicamente la alineación a la altura normal. El margen útil debe incluir balanceo, cabeceo, carga, frenado, par de tracción, impactos de la carretera y el espacio disponible antes de alcanzar un tope de compresión o extensión.
Muelles, amortiguadores y relaciones de movimiento
La rueda rara vez mueve el muelle o el amortiguador exactamente la misma distancia. La posición de montaje y la geometría de los brazos crean una relación de movimiento, por lo que la rigidez y la amortiguación del componente no equivalen directamente a las de la rueda. La relación también puede variar durante el recorrido.
Los muelles soportan la carga y determinan gran parte de la relación entre la altura y la rigidez en la rueda. Los amortiguadores generan una fuerza dependiente de la velocidad para controlar oscilaciones y movimientos transitorios. Las barras estabilizadoras y los sistemas activos añaden fuerzas que acoplan o controlan de forma independiente el movimiento de ruedas y carrocería.
Consulta Suspension Springs, Suspension Dampers y Active Suspension para conocer los mecanismos de cada componente.
Movimiento de la carrocería y transferencia de carga
El desplazamiento vertical se denomina heave, el cabeceo es la rotación alrededor del eje transversal y el balanceo es la rotación alrededor del eje longitudinal. La geometría y los elementos de fuerza controlan la respuesta de la carrocería, pero no eliminan la transferencia de carga creada por la aceleración y la altura del centro de masa.
Los centros de balanceo, el anti-dive y el anti-squat describen trayectorias geométricas de fuerza. Pueden cambiar qué parte de la respuesta de la carrocería se transmite mediante fuerzas en los brazos en vez de por la flexión del muelle. No eliminan la transferencia de carga longitudinal o lateral.
Flexibilidad y componentes reales
Casquillos, soportes, brazos, subchasis y carrocería se deforman bajo carga. La elastocinemática describe los cambios de alineación y posición provocados por esa flexibilidad. Puede ajustarse para filtrar asperezas o producir una respuesta útil de dirección, pero un desgaste o daño excesivo puede causar cambios no deseados de convergencia y caída, ruido e inestabilidad.
Por ello, la suspensión completa debe evaluarse en todo su recorrido, dirección, carga, temperatura, tolerancias y tiempo. Una sola dimensión estática o una fuerza máxima no describen su comportamiento.