Suspensión de barra de torsión - Torsion bar suspension

Una barra de torsión sin carga aplicada
No confundir con suspensión de barra de torsión .
Una barra de torsión con una carga aplicada.


Una suspensión de barra de torsión , también conocida como suspensión de resorte de torsión , es cualquier suspensión de vehículo que utiliza una barra de torsión como su resorte principal de carga. Un extremo de una barra de metal larga está firmemente sujeto al chasis del vehículo; el extremo opuesto termina en una palanca, la llave de torsión, montada perpendicular a la barra, que está unida a un brazo de suspensión, un husillo o el eje. El movimiento vertical de la rueda hace que la barra gire alrededor de su eje y es resistida por la resistencia a la torsión de la barra . La tasa de elasticidad efectiva de la barra está determinada por su longitud, sección transversal, forma, material y proceso de fabricación.

Uso

Las suspensiones de barra de torsión se utilizan en vehículos de combate y tanques como el T-72 , Leopard 1 , Leopard 2 , M26 Pershing , M18 Hellcat y M1 Abrams (muchos tanques de la Segunda Guerra Mundial usaron esta suspensión), y en camiones y SUV modernos. de Ford , Chrysler , GM , Mitsubishi , Mazda , Nissan , Isuzu , LuAZ y Toyota . Los fabricantes cambian la barra de torsión o la llave para ajustar la altura de manejo, generalmente para compensar el peso del motor. Si bien la altura de manejo se puede ajustar girando los pernos de ajuste en la llave de torsión original, si gira la llave original demasiado lejos puede doblar el perno de ajuste y colocar el pistón del amortiguador fuera de su recorrido estándar. La rotación excesiva de las barras de torsión también puede hacer que la suspensión golpee el tope de manera prematura, lo que provocará una conducción dura. Los juegos de llaves de torsión de metal forjado del mercado de accesorios utilizan llaves de ajuste con llave para evitar la rotación excesiva y soportes de amortiguación para mantener el recorrido del pistón en el rango original.

Ventajas y desventajas

Las principales ventajas de una suspensión de barra de torsión son una conducción suave debido a la elasticidad de la barra, durabilidad, fácil ajuste de la altura de conducción y un perfil pequeño a lo ancho del vehículo. Ocupa menos volumen interior del vehículo que los resortes helicoidales .

Las barras de torsión alcanzaron el apogeo de su popularidad en los automóviles de carretera de producción en masa a mediados del siglo XX, al mismo tiempo que se adoptaba la construcción unitaria . En un momento en que la mecánica de la tensión y la fatiga del metal en los bastidores de carrocería monocasco no se entendía bien, las barras de torsión eran muy atractivas para los diseñadores de vehículos, ya que las barras podían montarse en partes reforzadas de la estructura central, generalmente el mamparo . El uso de puntales MacPherson para lograr una suspensión delantera independiente con resortes helicoidales significó proporcionar torretas fuertes en la estructura frontal del automóvil.

Una desventaja es que las barras de torsión, a diferencia de los resortes helicoidales, generalmente no pueden proporcionar una tasa de resorte progresiva. En la mayoría de los sistemas de barra de torsión, la altura de manejo (y por lo tanto muchas características de manejo) se puede cambiar simplemente ajustando los pernos que conectan las barras de torsión a los nudillos de la dirección . En la mayoría de los automóviles con este tipo de suspensión, cambiar las barras de torsión por una tasa de resorte diferente suele ser una tarea fácil. Las barras de torsión longitudinales se extienden debajo del compartimiento de pasajeros, cortando el espacio interior levantando el piso, mientras que en los sistemas transversales, la longitud de la barra de torsión está limitada por el ancho del vehículo.

Arrasamiento

Algunos vehículos utilizan barras de torsión para proporcionar nivelación automática , utilizando un motor para pretensar las barras para proporcionar una mayor resistencia a la carga y, en algunos casos (dependiendo de la velocidad con la que pueden actuar los motores), para responder a los cambios en las condiciones de la carretera. . La suspensión ajustable en altura se ha utilizado para implementar un modo de cambio de rueda en el que el vehículo se eleva sobre tres ruedas para que la rueda restante se levante del suelo sin la ayuda de un gato. Este ejemplo es de un vehículo que usa suspensión oleoneumática donde una bomba de alta presión ceba un depósito de presión que alimenta las esferas terminales con aceite hidráulico (LHM) para lograr la suspensión. La altura de manejo se mantiene reticulando las esferas de suspensión delantera y trasera mediante tubos de conexión hidráulicos.

Historia

Antes de la Segunda Guerra Mundial (1934), el Citroën Traction Avant de tracción delantera tenía una suspensión de barra de torsión delantera independiente y un eje muerto de arrastre flexible, también suspendido por barras de torsión. La flexibilidad de la viga del eje proporcionó características de ubicación de la rueda como un eje de viga giratoria. También en la década de 1930, los prototipos del primer Volkswagen Beetle incorporaron barras de torsión, especialmente su estilo de montaje transversal. El Tatraplan T600 de 1948 del Tatra checoslovaco empleó suspensión de barra de torsión trasera, el único Tatra que lo hizo.

El sistema tuvo un uso militar por primera vez en el tanque sueco Stridsvagn L-60 de 1934. Se usó ampliamente en automóviles europeos como Renault , Citroën y Volkswagen, así como por Packard en la década de 1950. El Packard usó barras de torsión en la parte delantera y trasera, e interconectó los sistemas delantero y trasero para mejorar la calidad de conducción. Morris Minor y Oxford desde finales de la década de 1940 en adelante utilizaron un sistema de barra de torsión delantera muy similar al Citroën, al igual que los modelos Riley RM. El revolucionario Jaguar E-Type presentado en 1961 tenía una suspensión delantera de barra de torsión muy similar a la de Citroën y Morris Minor, y una suspensión trasera independiente de resortes helicoidales que utilizaba cuatro amortiguadores con resortes concéntricos.

Una de las primeras aplicaciones de una barra de torsión en un automóvil estadounidense fue la de Hudson Motor Car Company de Detroit, que introdujo la innovadora suspensión flexible del eje delantero en los automóviles Hudson y Terraplane de 1934 y se dio cuenta en 1935 de que se necesitaba una barra de torsión transversal unida al eje trasero. como barra estabilizadora para estabilizar los coches. La barra de torsión simple se montó a través de los lados del marco detrás del eje trasero y luego se unió con brazos y eslabones al lado frontal de las placas de pernos en U de resorte . Axle flex se suspendió para el año modelo 1936.

Después de la guerra, el uso de la suspensión delantera con barra de torsión fue una característica definitoria de los autos Morris británicos , comenzando con el Morris Minor de 1948, su homólogo más grande de Morris Oxford MO y el lujoso Morris Six MS , además de las variantes de lujo con insignia de Wolseley de este último. dos modelos. El diseñador de estos coches, Alec Issigonis , se inspiró en la suspensión del Traction Avant , aunque los coches Morris eran de tracción trasera y utilizaban ballestas convencionales para sus ejes traseros. El Minor utilizó amortiguadores de brazo de palanca con sus barras de torsión, mientras que el Oxford y el Six utilizaron amortiguadores telescópicos innovadores . El Minor se mantuvo prácticamente sin cambios hasta 1972 y fue reemplazado por el Morris Marina, que también usó el sistema de amortiguación de barra de torsión y brazo de palanca para su suspensión delantera, uno de los últimos autos nuevos en todo el mundo que se introdujo con el sistema y que permaneció en producción. hasta 1984. La plataforma Oxford / Six se desarrolló a través de varias series revisadas que utilizaron el sistema de barra de torsión de Issigonis hasta 1959 cuando se introdujo la nueva Farina Oxford con suspensión delantera con resortes helicoidales, horquillas inferiores y amortiguadores de brazo de palanca.

La aplicación de automóviles de pasajeros estadounidense más famosa fue el sistema Chrysler utilizado comenzando con todos los productos Chrysler a partir del año modelo 1957 en automóviles como la serie Imperial Crown , Chrysler Windsor , DeSoto Firedome , Dodge Coronet y Plymouth Belevedere, aunque Chrysler's "Torsion-Air" la suspensión era solo para el eje delantero; el mismo sistema básico (montaje longitudinal) se mantuvo hasta la introducción en 1981 del K-car . Una suspensión de barra de torsión rediseñada, introducida con el Dodge Aspen 1976 , introdujo barras de torsión montadas transversalmente (posiblemente basadas en el automóvil de pasajeros Volkswagen Tipo 3 ) hasta que la producción terminó en 1989 (con la plataforma M de Chrysler). Algunas generaciones de Dodge Dakota y Durango usaron barras de torsión en la suspensión delantera.

General Motors utilizó por primera vez barras de torsión en sus camionetas pickup de servicio liviano en 1960 hasta que se eliminó gradualmente en 1963, donde se utilizan resortes helicoidales tradicionales en la parte delantera de sus camionetas 2WD. Su primer uso en un automóvil de pasajeros fue en 1966, comenzando con los vehículos de plataforma E ( Oldsmobile Toronado , Cadillac Eldorado ), camionetas 4WD S-10 y camionetas Astro con AWD opcional, y desde 1988, camionetas de tamaño completo y SUV con 4WD ( Series GMT400, GMT800 y GMT900).

Porsche utilizó suspensión de barra de torsión en las cuatro ruedas para sus series 356 y 911 desde 1948 hasta 1989 con la introducción del 964. También se utilizan en la suspensión delantera del 914 , así como en la suspensión trasera del 924 , 944 y 968. . Honda también usó barras de torsión delanteras en el Civic de tercera generación y otras variantes construidas en la misma plataforma, incluido el Ballade y el CRX de primera generación .

Variaciones

El tanque Panther alemán de la Segunda Guerra Mundial (y algunos Tigres) tenía barras de torsión dobles. Al necesitar barras más largas que el ancho del tanque para obtener la tasa de elasticidad requerida y el ángulo de curvatura elástico máximo de las aleaciones de acero disponibles, el diseñador Ernst Lehr creó una suspensión que doblaba las barras por la mitad de manera efectiva. Para cada rueda, se unió una varilla al brazo de suspensión, mientras que otra se montó en un punto cercano del marco. En el lado opuesto del tanque, las dos varillas se unieron entre sí y se colocaron en un pivote. La deflexión del brazo de suspensión hizo que ambas mitades de la barra de torsión doble se torcieran. Una desventaja de la suspensión de la barra de torsión utilizada en los tanques Tiger y Panther (y muchos otros tanques de la era de la Segunda Guerra Mundial y otros AFV ) fue la incapacidad de incorporar una escotilla de escape a través de la parte inferior del casco, una característica común de los tanques de la era de la Segunda Guerra Mundial, ya que la disposición de la barra de torsión habría bloqueado el acceso de la tripulación a dicha trampilla; Sin embargo, la ausencia de resortes de hoja, espiral o voluta a menudo dejaba una gran extensión del costado del casco despejada para incluir una escotilla de escape lateral, y era raro que un tanque se volcara de tal manera que todos los las escotillas laterales no pudieron abrirse, que es el propósito de las escotillas ventrales.

Suspensión de barra de torsión dentro del Leopard 2

Muchos tanques de batalla principales contemporáneos usan suspensión de barra de torsión, incluidos el estadounidense M1 Abrams, el alemán Leopard 2 y el chino MBT-3000, aunque la generación más nueva de tanques, como el ruso T-14 Armata, utiliza una suspensión hidráulica ajustable. Debido a su pequeño tamaño, tremenda capacidad de carga y relativa facilidad de servicio, la suspensión de barra de torsión ha sido ideal para tanques, aunque no está exenta de desventajas. El gran recorrido y la alta elasticidad de las barras de torsión dan como resultado un movimiento de "balanceo" cuando el tanque se mueve o se detiene repentinamente. Se debe usar un estabilizador de pistola para compensar el movimiento de balanceo. Debido al peso masivo de un tanque de batalla principal, en comparación con un automóvil, existe un riesgo mucho mayor de romper una barra de torsión en golpes o maniobras repentinas, y si no se reemplaza en poco tiempo, la suspensión reducida puede afectar la maniobrabilidad de el vehículo y, en casos extremos, se corre el riesgo de inmovilizar el vehículo, ya que la capacidad reducida de la suspensión hace que se rompan las barras de torsión adicionales.

Algunos automóviles con tracción delantera utilizan un tipo relacionado de suspensión con barra de torsión, generalmente llamada suspensión trasera con barra de torsión , en la que las ruedas traseras se llevan en brazos de arrastre conectados por una barra de torsión montada lateralmente, como se encuentra en el Mitsubishi Debonair . El medio de resorte real para estos suele ser resortes helicoidales. La barra de torsión funciona como brazo de posicionamiento de la rueda y como barra estabilizadora para resistir el movimiento lateral de las ruedas cuando la carrocería se inclina en los giros. Sus ventajas son que es económico de fabricar e instalar y ocupa una cantidad mínima de volumen interior, dejando más espacio para el transporte de pasajeros, carga y otros componentes. Debido a que la viga de torsión actúa en el plano lateral, no verticalmente, el eje de la viga de torsión no puede proporcionar un ajuste de la altura de marcha y sufre, hasta cierto punto, limitaciones de manejo del automóvil similares a las de otras suspensiones del eje de la viga . Sin embargo, estas limitaciones pueden no ser evidentes en la carretera, debido a la tendencia hacia configuraciones de suspensión más firmes y deportivas con un recorrido de rueda más limitado. Las suspensiones traseras de viga giratoria fueron pioneras en el Volkswagen Golf a principios de la década de 1970 y siguen siendo comunes en autos compactos y minivans .

Otros usos

Algunas veces se usaban barras de torsión en lugar de resortes de válvulas helicoidales convencionales en algunas motocicletas más antiguas, como la Honda CB450 , y también en los autos Panhard Dyna X y Panhard Dyna Z de la década de 1950. También se utilizaron en el mecanismo de la puerta del automóvil DMC DeLorean .

Referencias

Bibliografía