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Suspensiones

    En la Fórmula Uno las suspensiones dotan al monoplaza de una ‘stifness’ increíble, se trata de una de las cosas más importantes para hacer el coche manejable. Es probablemente una de las cosas más difíciles que se pueden establecer en un coche, y las influencias en el subviraje y sobrevirajees enorme. Si consideramos importante los neumáticos ya que son el único factor en permanente contacto entre el monoplaza y el asfalto, no menos importantes son las suspensiones.

Elementos de las suspensiones

Las suspensiones son las encargadas de sostener el peso de la masa suspendida (todos los elementos del choche, a excepción de los neumáticos y las suspensiones se consideran masa suspendida). Los elementos suceptibles de formar parte de las suspensiones son los amortiguadores, barras de torsión, barras estabilizadoras.

Los muelles o barras de torsión son las partes de la suspensión cuya función es absorber las irregularidades de la pista, como los baches. Las barras de torsión ejercen una resistencia a su propio giro. Normalmente son cilíndricas, estriadas en una de sus partes y fijas al chasis en la otra.

Los Amortiguadores sirven para atenuar las oscilaciones producidas por la suspensión. por otro lado frenar el movimiento de la suspensión. La oscilación es el movimiento de arriba hacia abajo de un resorte, sino se tuviera un dispositivo de amortiguación en él, la oscilaría indefinidamente hasta que la fricción interna detuviera su movimiento. Los amortiguadores se pueden ajustar para absorber estos impactos.

Las Barras Estabilizadoras vienen fijadas en el chasis, conectada a los brazos de la suspensión de las ruedas del mismo eje. Su finalidad es evitar que el chasis tienda a desestabilizarse en las curvas. En su diseño hay que buscar un compromiso en el grosor, ya que cuanto más gruesa es la barra estabilizadora, mas resistencia ejerce al torcerse y más estable se mantendrá el chasis pero tampoco interesa alcanzar esta rigidez.

En negroencontramos la vara que transmite los esfuerzos de empuje y/o traccion a la suspensión. En verde claro, tenemos las barras de torsión (Torsion Bar) y en rojo los amortiguadores(Damper).En amarillo tenemos los brazos oscilantes o balancines (Rocker) que tienen un eje de giro con el de las barras de torsión y y están conectados a los amortiguadores.En azul tenemos la barra estabilizadora(Anti-Roll Bar).

Ahora analizaremos los dos tipos de suspensiones para entender mejor su funcionamiento y por consecuente sus ventajas e inconvenientes:

Existen dos tipos de suspensiones: ‘Pull-Rod‘ y ‘Push-Rod‘. Tal y como dicen sus nombres, la diferencia básica entre las dos es que en una la barra trabaja a tracción y la otra a compresión. Podríamos decir que a nivel de suspensión no hay diferencia entre uno u otro, dejando de lado los puntos de anclaje que evidentemente influirán mucho en la dinámica del monoplaza.
A continuación podemos observar una comparación entre ambas suspensiones:

Como podemos ver en la figura anterior la diferencia entre una suspensión y otra es la forma en que conectamos la masa no suspendida con la masa suspendida, afectando eso a su manera de trabajo. Antes de continuar vamos a explicar los conceptos y diferencias entre ‘masa suspendida’ y ‘masa no suspendida’:

La masa no suspendida es la formada por el conjunto de la suspensión: ruedas, muelles, amortiguadores y todo lo que forma parte del sistema.

La masa suspendida es el resto del coche que forme parte de la suspensión. La diferencia entre ellas es que la masa no suspendida es la que absorbe las irregularidades del asfalto, y las intenta disipar, para intentar que la masa suspendida se vea alterada en su dinámica los menos posible por las irregularidades de la pista.

La suspensión ‘Push-Rod’ (Masa no suspendida) se conecta con el resto del coche (Masa suspendida) desde el trapecio inferior a la parte superior del chasis donde está ubicado el amortiguador, siendo principalmente un movimiento vertical y de compresión.

En cambio, la suspensión ‘Pull-Rod’, conecta la suspensión desde el trapecio superior a la parte baja del chasis donde está conectado al amortiguador. El movimiento que se genera es principalmente un movimiento lateral y de tracción.

La principal ventaja de las suspensiones Pull-Rod pueden ser más delgada que otra trabajando a compresión (Push-Rod). Esto hace que disminuya el peso de la masa no suspendida, cosa muy importante. Al ser la barra más delgada, presentará menos resistencia aerodinámica. Al mismo tiempo queda más espacio libre en la parte trasera del coche para que el aire fluya de mejor manera. Los amortiguadores y muelles pueden situarse más abajo, reduciendo así la altura del centro de gravedad.

Los inconvenientes es que son más difícil de diseñar, son más frágiles y por tanto propensas a roturas, debido a las altas cargas aerodinámicas que se generan y los cambios de pesos dinámicos en curvas rápidas.

Una vez detallados las principales ventajas de ambas suspensiones, vamos analizar las suspensiones “Pull-Rod” que Adrian Newey volvió a poner de moda en el RB5 y las ventajas aerodinámicas frente a las “Push-Rod” que hasta hace poco usaban sus rivales.

Red Bull ha llevado a cabo una suspensión “Pull-Rod” desde el año 2009, aunque no es una nueva solución, ningún equipo había lo había utilizado desde hace muchos años:

Suspensión trasera RedBull.

Cuando las reglas de aerodinámica cambiaron significativamente para el año 2009, la mayoría de los equipos adoptaron enfoques bastante convencionales en el diseño del chasis para adaptarse a los cambios. Uno de los cambios de aerodinámica más importante fue el cambio a una parte trasera más pequeña donde se encuentra el difusor, la pérdida de carga aerodinámica potencial del difusor más pequeño, hizo que el rendimiento del alerón trasero fuera un mayor contribuyente a la carga aerodinámica global de monoplazas.

Adrian Newey pensó para el RB5 en la creación de un extremo posterior bajo la línea. Con los surcos del difusor más pequeño, muy por detrás de la caja de cambios. Esto dio a Newey el espacio necesario para la instalación de la Suspensión Pull-Rod y no interferir con los canales del difusor. Como resultado, el flujo de aire sobre la parte superior de la caja de cambios al alerón trasero tiene menos obstrucción al flujo de los muelles y amortiguadores.

¿Qué es mejor “Push-Rod” o “Pull-Rod”

En cuanto a su eficacia como el control de las ruedas, ambos son iguales. En términos de efecto sobre la aerodinámica cada uno tiene sus méritos en función de las normas vigentes y las tendencias. Sin embargo, ambos tienen diferentes beneficios e inconvenientes en el chasis.

La barra tiene que reaccionar a la fuerza de los resortes. Esto pasa de nuevo desde el basculante para el montaje de la horquilla. En el caso de varillas de empuje, esta fuerza de reacción está en la dirección opuesta a la fuerza alimentada a partir de la rueda en el chasis, los dos se compensan entre sí. Con Pullrod la fuerza de la varilla y el acto de la rueda en la misma dirección, se duplica la carga en el trapecio superior y resultan en el montaje de la caja de cambios. Esto se explica por el diseño y el peso de la horquilla de diseño final. La varilla de empuje fue el componente de la primera suspensión de tener revestimiento de fibra de carbono para el refuerzo, de nuevo diseño y el peso necesario para compensar esta carga. Expertos señalan que la suspensión Pull-Rod sufre una compresión similar a cuando la suspensión se encuentra en caída (caída de las ruedas). No hay una sola respuesta a lo que es lo mejor, nos fijamos en los requisitos del diseño y se escoge la solución que funciona mejor.

Suspensión Pull-Rod en el eje delantero

Minardi PS01 2001 utilizó una nariz baja y suspensiones Pull-Rod en el eje delantero.

Esto era un diseño favorecido durante muchos años, incluso después de que Gordon Murray innovara con el BT52. Sin embargo los diseñadores descubrieron que podían reducir la sección transversal de la nariz mediante el montaje de los amortiguadores por encima de las piernas del piloto. Entonces, los diseñadores encontraron beneficios de una nariz alta para compensar el aumento de CofG de la suspensión Pull-Rod. El Arrows A21 en el año 2000 con suspensión Pull-Rod, y, más tarde Minardi PS01 compitiendo con la nariz relativamente baja en el año 2001 han sido los últimos equipos en utilizar suspensiones Pull-Rod en el eje delantero. Cada equipo cambio a suspensiones “Push-Rod” motivado, en parte, a una nariz mas alta y problemas de roturas dadas la fragilidad de las mismas. Hasta finales de la temporada 2011, la parte delantera del chasis es demasiado elevada para plantear una suspensión Pull-Rod delante, el ángulo de la horquilla superior al chasis era prácticamente horizontal. Esto se traduce en una puesta en marcha estructuralmente ineficiente.

Con la nueva normativa para 2012 con la reducción de la nariz, se verá si es eficiente volver a usar suspensiones ‘Pull-Rod’ en el eje delantero, salvando las posibles roturas que se pueden sufrir debido a las altas cargas aerodinámicas que soportan.

Documentación Gráfica: Craig Scarborough (Scarbs)

2 comentarios

  1. Esperemos que Ferrari lo tenga bien estudiado si finalmente se decide por poner Pull Road en el tren delantero. Gracias una vez más por el artíciulo.


  2. Una explicación excelente. Quizá la vuelta al pull-rod delantero tenga que ver con los tan comentados “nuevos materiales” que se estarían usando en el coche nuevo. Eso y el bajar el baricentro como extra. Les habrá ayudado a ese camino lo tumbado que va Alonso, en comparación a otros pilotos?
    Muchas gracias por el articulo y los tweets



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