La unidad de suspensión trasera independiente (IRS) de Jaguar ha sido un componente común en varios de los automóviles de producción de Jaguar desde 1961, pasando por dos cambios importantes de configuración hasta 2006 y siendo utilizada por última vez en el Jaguar XK8 y el Aston Martin DB7 . Este artículo se centra en la primera generación de la IRS de Jaguar, que estableció firmemente la reputación de la marca en materia de sofisticación de la suspensión, ya que combinaba una conducción suave con un excelente agarre a la carretera y bajos niveles de ruido, vibración y aspereza (NVH). Las dos generaciones se superponen en el tiempo debido a que se utilizaron tanto en modelos de tamaño completo como en modelos deportivos que se actualizaron en diferentes momentos.
Cuando se introdujeron por primera vez, era relativamente raro que los automóviles británicos tuvieran ruedas traseras con suspensión independiente, [1] la mayoría de los automóviles de producción de la época usaban ejes traseros rígidos . Los sistemas de suspensión independiente ofrecen la ventaja de una menor masa no suspendida para mejorar el agarre a la carretera y, cuando se diseñan correctamente, la capacidad de mantener las ruedas perpendiculares a la superficie de la carretera durante las curvas y en respuesta a superficies irregulares de la carretera, lo que mejora aún más el agarre a la carretera. La reducción en la transferencia de ondulaciones verticales en la superficie de la carretera a la carrocería del vehículo también proporciona una conducción más suave.
El primer sistema IRS de Jaguar tardó cinco años en desarrollarse. [1] Un sedán Mark 2 equipado con un prototipo de IRS demostró una reducción del peso no suspendido de 190 lb (86 kg) en comparación con un eje rígido. [2] Sus primeras aplicaciones de producción fueron en el deportivo E-Type desde su lanzamiento en 1961, así como en el sedán Jaguar Mark X , que se presentó a fines de 1961 y encabezó la gama . [3] El conjunto se fabricó en tres tamaños diferentes con diferentes anchos de vía para adaptarse a diferentes modelos. El IRS de primera generación de Jaguar continuó actualizándose y utilizándose hasta que finalizó la producción del XJS en 1996, aunque Aston Martin siguió utilizando un derivado del IRS en el DB7 hasta 2004.
El IRS está integrado en una unidad de bastidor auxiliar fabricada en acero similar a una viga transversal , lo que permite retirarlo del vehículo con relativa facilidad como un conjunto completo. Esta característica lo ha hecho adecuado para su adaptación como un componente no estándar en otros vehículos, como los de los fabricantes de automóviles en kit y los fabricantes de automóviles especiales de bajo volumen.
[4] El conjunto completo de la suspensión trasera se encuentra en una cuna de viga transversal de acero (que se muestra en el diagrama siguiente), que se fija a la carrocería del vehículo a través de cuatro bloques en V de goma y también lleva el diferencial (azul) y los frenos internos (rojo). Las ruedas traseras están ubicadas transversalmente mediante enlaces superiores y soportes de ruedas (verde) y enlaces inferiores (cian). El enlace superior es el semieje de transmisión con una junta universal en cada extremo. El enlace inferior pivota adyacente a la carcasa del diferencial en su extremo interior y donde se encuentra con el soporte de la rueda en la fundición del cubo de la rueda (violeta) en su extremo exterior. Los cojinetes de pivote en cada extremo del enlace inferior están ampliamente espaciados para proporcionar la máxima rigidez longitudinal. La suspensión es proporcionada por dos unidades de resorte helicoidal y amortiguador (amarillo) en cada lado de la carcasa del diferencial (cuatro en total), las unidades de resorte y amortiguador se fijan a la viga transversal en la parte superior y el enlace inferior en la parte inferior. Los enlaces inferiores están ubicados longitudinalmente mediante dos brazos radiales (ver foto de arriba), cada uno de los cuales corre hacia adelante desde el enlace inferior exterior hasta un punto en la carrocería del vehículo, y está pivotado en cada extremo a través de bujes de goma.
Para aislar el habitáculo del ruido, la vibración y la aspereza (NVH), la suspensión trasera independiente se diseñó para que se montara en un conjunto de vigas transversales independiente unido a la carrocería del vehículo mediante cuatro bloques en V de goma. Los únicos otros puntos de contacto con la carrocería del vehículo (es decir, los brazos radiales) se realizan mediante casquillos de goma con manguitos metálicos (Metalastik) , por lo que no hay contacto de metal con metal entre la suspensión y la carrocería del vehículo. La viga transversal de acero fabricada soporta el diferencial y los frenos internos (si están instalados).
El diferencial es una unidad Salisbury 4HU o Dana con un engranaje cónico espiral hipoide. Proporciona relaciones de reducción de la transmisión final que van desde 2,88:1 a 4,55:1, según el modelo de Jaguar. Los pernos que unen el diferencial al bastidor auxiliar tienen pequeños orificios en sus cabezas para que se puedan asegurar con alambre para evitar que se suelten, lo que de otro modo sería difícil de detectar, ya que solo se puede acceder a ellos cuando se retira todo el conjunto de suspensión del automóvil. Un diferencial de deslizamiento limitado era estándar en algunos modelos y opcional en otros. El IRS de primera generación siempre tenía los frenos de disco montados en el interior, y las unidades de freno se ubicaban inmediatamente adyacentes al diferencial y frenaban sus ejes de salida.
El brazo superior es un semieje de longitud fija con articulaciones universales en cada extremo. Las articulaciones universales actúan como pivotes internos y externos para el brazo superior, que gira para transmitir la fuerza desde su pivote interno en la salida de la unidad diferencial/freno a su pivote externo en el soporte de la rueda. El soporte de la rueda adopta la forma de un eje corto estriado (para ruedas desmontables ) o un eje corto y placa de cubo (para ruedas de 5 espárragos). En los modelos XJS posteriores con frenos traseros externos, el soporte de la rueda, los discos de freno y el tambor del freno de estacionamiento eran una sola unidad de acero fundido. En todos los casos, el soporte de la rueda se desplaza sobre cojinetes montados en un gran soporte de cubo de aluminio fundido.
Cada eslabón inferior está fabricado a partir de un tubo de acero con una horquilla de dos puntas soldada a cada extremo. El extremo exterior del eslabón inferior gira alrededor de un eje de apoyo, que corre longitudinalmente a través de la parte inferior de cada soporte de cubo. El montaje del punto de apoyo interior está adyacente a la parte inferior de la carcasa del diferencial. La amplia separación de los cojinetes de pivote proporciona rigidez torsional y longitudinal al soporte de cubo. Esto evita que el soporte de cubo se tuerza con respecto al diferencial y también es necesario porque, con los ejes de transmisión que actúan como los eslabones de la suspensión superior, el soporte de cubo no tiene otra forma de resistir el movimiento longitudinal.
Los pivotes de los brazos superior e inferior utilizan cojinetes de rodillos , lo que reduce la fricción en relación con los cojinetes lisos y mejora tanto la suavidad como la velocidad de respuesta de la suspensión. La posición y la forma de los bloques en V de goma y los bujes Metalastik están diseñados para garantizar un montaje de la suspensión lo suficientemente rígido para un buen control y, al mismo tiempo, aislar la carrocería del ruido, la vibración y la aspereza.
El brazo inferior en sí no está diseñado para soportar fuerzas normales de aceleración y frenado, por lo que está ubicado mediante dos brazos radiales que corren hacia adelante desde cada brazo inferior hasta puntos en la carrocería del vehículo (construcción unitaria), debajo del compartimiento de pasajeros trasero. Cada brazo radial se conecta a su brazo inferior en un punto justo afuera de los montajes de resorte inferiores y gira verticalmente sobre su perno de fijación. Los pernos de fijación pasan a través de un pequeño casquillo Metalastik, que consiste en un manguito de metal sujeto dentro de un casquillo de goma. Donde el brazo radial se une a la carrocería del vehículo, está unido por un perno vertical que pasa a través de un gran casquillo Metalastik que se presiona en el extremo delantero del brazo radial. Las correas de seguridad retienen los brazos radiales cerca de la carrocería del vehículo en caso de que uno de los pernos de sujeción delanteros se afloje.
Como consecuencia de que los accesorios delanteros del brazo radial no están en el eje de los pivotes internos del brazo de enlace inferior, parecería a primera vista que el movimiento libre de la suspensión sería imposible sin que algunos componentes se doblaran o los bujes elastoméricos del brazo de arrastre se comprimieran indebidamente. Sin embargo, como se describió anteriormente, la viga transversal está montada sobre goma en la carrocería. La viga transversal y los enlaces inferiores mantienen el ángulo de convergencia correcto de una rueda con respecto a la otra, sin embargo, debido a los ángulos relativos de los brazos radiales de arrastre, el balanceo de la carrocería hace que toda la viga transversal y los enlaces inferiores pivoten ligeramente sobre los puntos de montaje de la viga transversal, lo que induce una pequeña cantidad de dirección pasiva de las ruedas traseras , lo que puede resultar en un manejo significativamente mejorado. Cuando los componentes de Jaguar se reutilizan en otros vehículos, el diferencial a menudo se monta rígidamente en el chasis, se utilizan diferentes configuraciones de brazos radiales y se pierde el efecto de dirección pasiva de las ruedas traseras.
La suspensión y la amortiguación se realizan mediante cuatro unidades de muelles y amortiguadores helicoidales que se fijan a la viga transversal en la parte superior y a los enlaces inferiores en la parte inferior. El uso de dos unidades de muelles y amortiguadores en cada lado es inusual [5] y permite el uso de muelles más pequeños, que ocupan menos espacio y sobresalen menos hacia el área del equipaje. [2] También iguala la carga transmitida a la parte delantera y trasera de la viga transversal [6]
Algunos modelos también estaban equipados con una barra estabilizadora , una disposición de barra de torsión destinada a reducir el balanceo de la carrocería en las curvas.
Durante los primeros 32 años de producción de la primera generación del IRS, los frenos de disco se montaron en los extremos interiores de los ejes de transmisión para minimizar el peso no suspendido en el extremo exterior. Las pinzas de freno hidráulicas se montaron directamente sobre el diferencial. Se tuvo cuidado de evitar que el calor generado por los frenos dañara los sellos de salida del diferencial, aunque esto nunca fue del todo exitoso. [7] El freno de estacionamiento utilizaba pinzas mecánicas independientes que actuaban sobre los discos.
Para el modelo XJS 1993-1996 , los frenos se trasladaron a la posición exterior. Esto se logró utilizando los portabujes del IRS de segunda generación, que en ese momento ya había estado en producción durante siete años para el XJ6 (XJ40) . Mover los frenos traseros hacia el exterior eliminó el problema de transferencia de calor y permitió un mantenimiento más fácil. El freno de estacionamiento utilizó zapatas de freno dentro de un tambor de freno en el centro del rotor de disco.
Los siguientes automóviles Jaguar estaban equipados con el IRS de primera generación como parte de su especificación original. La segunda columna indica la vía trasera aproximada del vehículo , según se haya utilizado la versión estrecha, media o ancha del conjunto de suspensión. [2] [7]
Debido a su diseño autónomo, el IRS de primera generación fue popular para instalarlo en otros automóviles, así como entre los aficionados a los hot rods. [8] Se ha instalado como modificación en varios otros vehículos, incluidos los siguientes:
Jaguar realizó varios cambios fundamentales en el diseño del IRS para el nuevo modelo XJ40 , lanzado en 1986.
La forma del bastidor auxiliar cambió a un triángulo aproximado, atornillado a la parte delantera del diferencial y fijado al coche aproximadamente en los mismos puntos que los brazos radiales del IRS de primera generación. La parte trasera del diferencial estaba sostenida además por un par de bielas que lo sujetaban a la estructura del piso trasero del coche. Los bujes de goma en los puntos de fijación proporcionaban los niveles necesarios de supresión de ruido, vibración y aspereza .
El eje de transmisión de longitud fija como enlace de suspensión superior se mantuvo, pero el brazo oscilante inferior se convirtió en una sección de caja de acero fabricada con una base mucho más ancha. Colocar los pivotes delantero y trasero de los brazos oscilantes tan separados significó que los brazos radiales pudieron eliminarse (y lo hicieron).
Los muelles gemelos originales de cada lado fueron reemplazados por un solo muelle y amortiguador, que actuaban contra la carrocería del coche en lugar de contra el bastidor auxiliar trasero. Los frenos se trasladaron a los extremos exteriores de los ejes de transmisión para permitir una mejor disipación del calor y un mantenimiento más sencillo. El resultado neto fue una reducción del peso total, pero el peso no suspendido aumentó debido a la reubicación de los frenos, lo que compensó con creces las reducciones de peso de los muelles y amortiguadores, y el aislamiento NVH se deterioró ligeramente.
En 1993, en los últimos modelos XJ40, se cambió la fijación del brazo oscilante inferior al soporte del buje para utilizar un perno con cabeza excéntrica, lo que permitió el ajuste de la convergencia trasera que antes no era posible sin doblar los brazos.
Los siguientes automóviles Jaguar y Aston Martin fueron equipados con el IRS de segunda generación como parte de su especificación original:
Para el lanzamiento del modelo Jaguar S-Type (X200), Jaguar , bajo propiedad de Ford , desarrolló una nueva y compleja unidad de suspensión multibrazo para la plataforma Ford DEW98 . Los ejes de transmisión habían dejado de ser una parte estructural de la suspensión, por lo que podían equiparse con juntas homocinéticas que permitían que su longitud variara con el recorrido de la suspensión. Este sistema con modificaciones se ha incorporado ahora al Jaguar XJ (X350) en 2003, al Jaguar XK (X150) en 2006, al Jaguar XF (X250) en 2007, al Jaguar XJ revisado (X351) en 2010, al Jaguar XF Sportbrake (X250) en 2012 y al Jaguar F-Type (X152) en 2013. Una versión muy revisada también respaldará los futuros productos de Land Rover, comenzando por el Range Rover (L405) .