Supongamos nuestro coche está levantado del suelo. Al bajarlo, su propio peso hace que los muelles se compriman. Se dice que la suspensión sufre una «deflexión» a la que llamaremos «deflexión estática»: De.
Podemos hacer la analogía entre un péndulo que oscila libremente y la suspensión de nuestro coche. El péndulo (de longitud L en el dibujo) es igual a la deflexión estática (bajo carga ) que sufre el vehículo al gravitar sobre sus suspensiones el peso de su carrocería.
De la mecánica clásica sabemos, que el periodo de oscilación de un péndulo de pesoP y longitud L es el siguiente:
siendo T el tiempo que tarda en realizar una oscilación en segundos (periodo de oscilación).
Como hemos dicho, nuestro péndulo tendrá un periodo equivalente al de la oscilación de la suspensión sin amortiguar, cuando su longitud L sea igual a De.
De aquí se deduce que cuanto mayor sea la deflexión estática De mayor será el periodo T de la oscilación. O, lo que es lo mismo, cuanto menor sea la rigidez del muelle que montemos (más blando), mayor será el periodo de las oscilaciones T, ya que la deflexión estática De será mayor.
La frecuencia de la oscilación f, es la inversa del periodo, es decir si T es grande, quiere decir que oscilará menos veces por segundo (f será pequeña). Por el contrario, si T es pequeño f será grande.
A continuación, damos una tabla en la que hemos calculado el periodo T en función de la deflexión estática (De) del muelle que montamos cuando se crea el peso de su masa suspendida.
Periodo de oscilación
y
Frecuencia (seg.-Hz) | Deflexión Estática en mm | Impresión de confort pasajeros | Tolerancia física según el periodo de oscilación | 0,2 / 5 | 10,0 | Muy mala | Intolerable | 0,4 / 2,5 | 40,0 | Muy mala | Intolerable | 0,5 / 2 | 62,5 | Suspensión seca (sport) | Tolerable por poco tiempo | 0,9 / 1,1 | 200 | Confortable | Tolerable indefinidamente | 1,0 / 1 | 250 | Confortable | Tolerable indefinidamente | 1,26 / 0,8 | 400 | Excesivamente confortable | Tendencia al mareo |
Como se deduce de la tabla anterior, periodos de oscilación de la suspensión comprendidos entre 0,5 y 1 seg ( 1 - 2 Hz ), correspondientes al de balanceo normal del cuerpo humano al caminar normalmente, son tolerados por el pasajero sin un perjuicio para la sensación de confort.
Por debajo de este periodo (oscilación más rápida), las aceleraciones verticales que sufre el cuerpo, son intolerables con una utilización continuada del vehículo. Por el contrario, superado el periodo de 1 seg ( 1 Hz ), la sensación que siente el pasajero, es tan lentamente acompasada (semejante a la de oscilación proa-popa de un barco) que puede llegar a producir el fatídico mareo.
Resonancia
La amplitud de las oscilaciones de la suspensión se pueden llegar a amplificar hasta límites intolerables, si la frecuencia propia de la masa suspendida coincide con la que producen las ondulaciones del asfalto. En este caso, se dice que la suspensión ha entrado en resonancia. Basta que dichas ondulaciones estén formadas a distancias simétricas, o que no más de dos accidentes de la carretera se tarden en recorrer el mismo tiempo que el periodo T propio de la suspensión, para que la amplitud crezca por encima de límites incompatibles no solamente con el confort, sino con la estabilidad, ya que pueden llegar a despegar las ruedas de la carretera .
En realidad lo que ocurre es que la superposición de las energías producidas llega a un valor que, si no se disipa mediante algún sistema, acabaría por producir los efectos indeseados descritos. Los amortiguadores por lo tanto, cobran una importancia vital, en la estabilidad del coche y confort de los pasajeros .
Frecuencia y confort
En un coche muy cómodo, el reglaje del amortiguador en compresión debe ser entre un 25 y un 30% del valor de la amortiguación total; en extensión entre un 70 y un 75%. En compresión este valor debe ser el mínimo compatible con la disipación de la energia que requiere frenar el movimiento de la carrocería. En la extensión, en cambio, el problema es llegar a frenar la masa no suspendida de tal manera que la aceleración vertical alcanzada por la carrocería sea inferior a la de la gravedad.
Si esto ocurre, los pasajeros sufren sacudidas y movimientos traducibles en fatiga a lo largo de un viaje, y que no son compatibles con un mínimo de confort. Dado que la energía que se produce al pasar el obstáculo es proporcional al peso de la masa no suspendida , todo lo que se haga en el sentido de disminuirla será bienvenido.
Amortiguación crítica
Si, ante una compresión de la suspensión, la amortiguación impide una nueva oscilación , la habremos reglado justo en la «amortiguación crítica». Es decir, la amortiguación critica es aquella bajo la cual, al comprimir hipotéticamente la suspensión hasta el final de su recorrido y soltar, no se produce la menor oscilación puesto que la fuerza de amortiguación es superior a la energía potencial acumulada por el muelle en la compresión.
En la figura precedente, la curva de línea continua es la de oscilación de un sistema de masa M sometido a la oscilación de un muelle de rigidez K amortiguado. La curva de trazos es la correspondiente a la amortiguación crítica (AC).
Podemos definir el confort que van a tener los pasajeros, desde el punto de vista del valor de la amortiguación que tenga el vehículo respecto a la AC. Este valor nos da idea de la pretensión que ha tenido el equipo técnico que lo ha diseñado, o el responsable técnico del equipo de competición respecto a la estabilidad del vehículo.
A continuación presentamos un cuadro en el que se describen algunos ejemplos de valores porcentuales de la AC sobre la amortiguación total del vehículo, que es como se define. Cuanto más se aproxime la AC a la amortiguación del coche, menos confortable será su suspensión.
Cuanto menor sea este porcentaje, más lejos estará la AC de la total del coche y más confortable será, aunque también menos controlado desde el punto de vista de la amortiguación, y más difícil su utilización deportiva.
| % Compresión/ Extensión | % Amortiguación crítica | COCHE CÓMODO | 25 - 30 / 75 - 70 | 15 - 25 | SEMI DEPORTIVO | 30 - 35 / 70 - 65 | 25 - 30 | DEPORTIVO | 40 - 45 / 60 - 65 | 30 - 35 | COMPETICIÓN | 50 - 60 / 50 - 40 | 35 - 40 |
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