La suspensión hidroneumática es un tipo de sistema de suspensión de vehículos de motor , diseñado por Paul Magès , inventado por Citroën y montado en los automóviles Citroën, además de ser utilizado bajo licencia por otros fabricantes de automóviles. También se utilizan ampliamente sistemas similares en los tanques modernos y otros vehículos militares de gran tamaño . La suspensión se conocía como Suspension oléopneumatique [fr] en la literatura temprana, señalando al aceite y al aire como sus componentes principales.
El propósito de este sistema es proporcionar una suspensión sensible, dinámica y de alta capacidad que ofrezca una calidad de conducción superior en una variedad de superficies. Un sistema hidroneumático combina las ventajas de los sistemas hidráulicos y neumáticos de modo que el gas absorbe la fuerza excesiva y el líquido en el sistema hidráulico transfiere la fuerza directamente. El sistema de suspensión generalmente cuenta con nivelación automática y altura de conducción variable por el conductor , para proporcionar una distancia al suelo adicional en terrenos difíciles.
Este tipo de suspensión para automóviles se inspiró en la suspensión neumática utilizada para el tren de aterrizaje de los aviones, que también estaba parcialmente llena de aceite para lubricación y para evitar fugas de gas, tal y como patentó la misma empresa en 1933. Los principios ilustrados por el uso exitoso de la suspensión hidroneumática se utilizan ahora en una amplia gama de aplicaciones, como los puntales oleodinámicos de los aviones y los amortiguadores de automóviles llenos de gas .
La suspensión hidroneumática es un tipo de sistema de suspensión de vehículos de motor , diseñado por Paul Magès , inventado por Citroën y montado en los automóviles Citroën. La suspensión se conocía como Suspension oléopneumatique [fr] en la literatura antigua, señalando que el aceite y el aire eran sus componentes principales. [1] [2]
El sistema también fue utilizado bajo licencia por otros fabricantes de automóviles, en particular Rolls-Royce ( Silver Shadow ), BMW Serie 5 e34 Touring, Maserati ( Quattroporte II) y Peugeot . También se utilizó en camiones Berliet y se ha utilizado en automóviles Mercedes-Benz , donde se conoce como Active Body Control . [3] El Toyota Soarer UZZ32 "Limited" fue equipado con una dirección de cuatro ruedas totalmente integrada y una compleja suspensión hidráulica Toyota Active Control controlada por computadora en 1991. Sistemas similares también se utilizan ampliamente en tanques modernos y otros vehículos militares grandes.
El propósito de este sistema es proporcionar una suspensión sensible, dinámica y de alta capacidad que ofrezca una calidad de conducción superior en una variedad de superficies. [4] El sistema de suspensión generalmente presenta altura de conducción variable por el conductor y autonivelante , para proporcionar una distancia al suelo adicional en terrenos difíciles. [5] La suspensión hidroneumática tiene una serie de ventajas naturales sobre los resortes de acero, generalmente reconocidas en la industria automotriz. [6] En un sistema hidroneumático, el gas absorbe la fuerza excesiva, mientras que el líquido en el sistema hidráulico transfiere la fuerza directamente, lo que combina las ventajas de dos principios tecnológicos :
La tecnología de suspensión y resortes no es generalmente bien entendida por los consumidores, lo que lleva a una percepción pública de que los hidroneumáticos son simplemente "buenos para la comodidad". [ cita requerida ] También tienen ventajas relacionadas con la eficiencia de manejo y control, resolviendo una serie de problemas inherentes a los resortes de acero que los diseñadores de suspensiones han luchado previamente por eliminar. [7] Aunque los fabricantes de automóviles entendieron las ventajas inherentes sobre los resortes de acero, hubo dos problemas. Primero, fue patentado por el inventor, y segundo tenía un elemento percibido de complejidad, por lo que los fabricantes de automóviles como Mercedes-Benz , British Leyland ( Hydrolastic , Hydragas ) y Lincoln buscaron crear variantes más simples utilizando una suspensión de aire comprimido . [8] [9]
La aplicación del sistema por parte de Citroën tenía la desventaja de que sólo los talleres equipados con herramientas y conocimientos especiales estaban calificados para trabajar en los coches, lo que los hacía radicalmente diferentes de los coches ordinarios con mecánica común. [10] Francia era conocida por la mala calidad de sus carreteras después de la Segunda Guerra Mundial , pero la suspensión hidroneumática instalada en el Citroën ID/DS y en los coches posteriores aseguraba una conducción suave y estable allí. [4] [11] [12]
La suspensión hidroneumática no ofrece rigidez natural al balanceo. A lo largo de los años, se han realizado muchas mejoras en el sistema, incluidas barras estabilizadoras de acero , firmeza de marcha variable ( Hydractive ) y control activo del balanceo de la carrocería ( Citroën Activa ). [13]
Este sistema utiliza una bomba accionada por correa o árbol de levas desde el motor para presurizar un fluido hidráulico especial , que luego acciona los frenos , la suspensión y la dirección asistida . [7] [14] También puede accionar cualquier cantidad de funciones, como el embrague , los faros giratorios e incluso las ventanas eléctricas . [7]
El nitrógeno se utiliza como gas atrapado que se debe comprimir, ya que es poco probable que cause corrosión. El accionamiento del depósito de resorte de nitrógeno se realiza a través de un fluido hidráulico incompresible dentro de un cilindro de suspensión. [4] Al ajustar el volumen de fluido lleno dentro del cilindro, se implementa una función de nivelación. [4] El gas nitrógeno dentro de la esfera de suspensión está separado del aceite hidráulico por una membrana de goma. [4]
Citroën introdujo por primera vez este sistema en 1954 en la suspensión trasera del Traction Avant . [15] La primera implementación en las cuatro ruedas fue en el avanzado DS en 1955. [16] Este tipo de suspensión para automóviles se inspiró en la suspensión neumática utilizada para el tren de aterrizaje de los aviones, que también estaba parcialmente llena de aceite para lubricación y para evitar fugas de gas, tal y como patentó en 1933 la misma empresa. [17] Siguieron otras modificaciones, con cambios de diseño como el "Amortiguador oleoneumático de doble etapa" de 1960 patentado por Peter Fullam John y Stephan Gyurik. [18]
Los principales hitos del diseño hidroneumático fueron:
En el corazón del sistema, que actúa como disipador de presión y como elemento de suspensión, se encuentran las llamadas esferas, cinco o seis en total; una por rueda y un acumulador principal, así como un acumulador de freno específico en algunos modelos. En los coches más recientes equipados con suspensión Hydractive o Activa, puede haber hasta diez esferas. Las esferas consisten en una bola metálica hueca, abierta hacia abajo, con una membrana de caucho Desmopan flexible, fijada en el "ecuador" interior, que separa la parte superior de la inferior. La parte superior está llena de nitrógeno a alta presión, hasta 75 bares , y la parte inferior se conecta al circuito de fluido hidráulico del coche. La bomba de alta presión, alimentada por el motor, presuriza el fluido hidráulico (LHM - liquide hydraulique minéral) y una esfera acumuladora mantiene una reserva de potencia hidráulica. Esta parte del circuito está entre 150 y 180 bares. Alimenta primero los frenos delanteros, priorizados a través de una válvula de seguridad, y dependiendo del tipo de vehículo, puede alimentar la dirección, el embrague, el selector de marchas, etc.
La presión fluye desde el circuito hidráulico hacia los cilindros de suspensión, presurizando la parte inferior de las esferas y los cilindros de suspensión. La suspensión funciona por medio de un pistón que fuerza al LHM hacia la esfera, comprimiendo el nitrógeno en la parte superior de la esfera; la amortiguación es proporcionada por una "válvula de hoja" de dos vías en la abertura de la esfera. El LHM tiene que comprimirse hacia adelante y hacia atrás a través de esta válvula, lo que genera resistencia y controla los movimientos de la suspensión. Es el amortiguador más simple y uno de los más eficientes. La corrección de la altura de manejo (autonivelación) se logra mediante válvulas correctoras de altura conectadas a la barra estabilizadora, delantera y trasera. Cuando el automóvil está demasiado bajo, la válvula correctora de altura se abre para permitir que entre más líquido en el cilindro de suspensión (por ejemplo, el automóvil está cargado). Cuando el automóvil está demasiado alto (por ejemplo, después de descargarlo), el líquido regresa al depósito del sistema a través de líneas de retorno de baja presión. Los correctores de altura actúan con cierto retraso para no corregir los movimientos regulares de la suspensión. Los frenos traseros se alimentan desde el circuito de suspensión trasera. Como la presión allí es proporcional a la carga, también lo es la potencia de frenado.
Citroën se dio cuenta rápidamente de que el líquido de frenos estándar no era ideal para sistemas hidráulicos de alta presión y desarrolló un líquido hidráulico especial de color rojo llamado LHS ( Liquid Hydraulique Synthétique ), que utilizaron desde 1954 hasta 1967. El principal problema con el LHS era que absorbía la humedad y el polvo del aire, lo que causaba corrosión en el sistema. La mayoría de los sistemas de frenos hidráulicos están sellados del aire exterior mediante un diafragma de goma en la tapa de llenado del depósito, pero el sistema de Citroën tenía que ser ventilado para permitir que el nivel de líquido en el depósito subiera y bajara, por lo que no estaba sellado herméticamente. En consecuencia, cada vez que la suspensión subía, el nivel de líquido en el depósito bajaba, atrayendo aire fresco cargado de humedad. La gran superficie del líquido en el depósito absorbía fácilmente la humedad. Dado que el sistema recircula el líquido continuamente a través del depósito, todo el líquido estaba expuesto repetidamente al aire y su contenido de humedad.
Para superar estas deficiencias del LHS, Citroën desarrolló un nuevo fluido ecológico, LHM ( Liquid Hydraulique Minéral ). El LHM es un aceite mineral , bastante parecido al líquido de transmisión automática . El aceite mineral es hidrófobo, a diferencia del líquido de frenos estándar; por lo tanto, no se forman burbujas de vapor de agua en el sistema, como sería el caso con el líquido de frenos estándar, creando una sensación de frenado "esponjosa". El uso de aceite mineral se ha extendido más allá de Citroën , Rolls-Royce , Peugeot y Mercedes-Benz , para incluir a Jaguar , Audi y BMW . [29]
El aceite LHM, al ser un aceite mineral, absorbe solo una proporción infinitesimal de humedad, además de contener inhibidores de corrosión. El problema de inhalación de polvo continuó, por lo que se instaló un conjunto de filtros en el depósito hidráulico. Limpiar los filtros y cambiar el líquido en los intervalos recomendados elimina la mayor parte del polvo y las partículas de desgaste del sistema, lo que garantiza la longevidad del sistema. La falta de limpieza del aceite es la principal causa de los problemas. También es imperativo utilizar siempre el líquido correcto para el sistema; los dos tipos de líquidos y sus componentes asociados no son intercambiables. Si se utiliza el tipo incorrecto de líquido, el sistema debe drenarse y enjuagarse con Hydraflush (Hydraurincage de Total), antes de drenarlo nuevamente y llenarlo con el líquido correcto. Estos procedimientos se describen claramente en los manuales para aficionados que se pueden obtener en los minoristas de automóviles.
Los últimos modelos Citroën con suspensión Hydractive 3 tienen un nuevo líquido hidráulico LDS de color naranja . Este líquido dura más y requiere menos mantenimiento. Cumple con la norma DIN 51524-3 para HVLP. [30]
Toda la parte de alta presión del sistema está fabricada con tubos de acero de pequeño diámetro, conectados a las unidades de control de válvulas mediante uniones de tuberías tipo Lockheed con juntas especiales hechas de Desmopan, un tipo de termoplástico de poliuretano compatible con el fluido LHM. Las partes móviles del sistema, por ejemplo , el puntal de suspensión o el ariete de dirección, están selladas mediante juntas de contacto entre el cilindro y el pistón para lograr hermeticidad bajo presión. Las otras piezas de plástico/caucho son tubos de retorno de válvulas como las de control de freno o las válvulas correctoras de altura, que también atrapan el fluido que se filtra alrededor de las varillas de empuje de la suspensión. El corrector de altura, la válvula maestra de freno y los carretes de la válvula de dirección, y los pistones de la bomba hidráulica tienen holguras extremadamente pequeñas (1-3 micrómetros) dentro de sus cilindros, lo que permite solo una tasa de fuga muy baja. Las partes de metal y aleación del sistema rara vez fallan, incluso después de kilometrajes excesivamente altos, pero los componentes de elastómero (especialmente los expuestos al aire) pueden endurecerse y tener fugas, puntos de falla típicos del sistema.
Las esferas no sufren desgaste mecánico, pero sufren pérdidas de presión debido a la difusión del nitrógeno presurizado a través de la membrana. Sin embargo, se pueden recargar, lo que resulta más económico que reemplazarlas. Cuando Citroën diseñó su suspensión Hydractive 3, rediseñó las esferas con nuevas membranas de nailon, que reducen considerablemente la velocidad de desinflado. Se reconocen por su color gris.
Las esferas de suspensión clásicas (sin platillo) de color verde (y gris) suelen durar entre 60.000 y 100.000 km. Originalmente, las esferas tenían un tapón roscado en la parte superior para recargarlas. Las esferas más nuevas ('platillo') no tienen este tapón, pero se puede adaptar, lo que permite recargarlas con gas. La membrana de la esfera tiene una vida útil indefinida a menos que funcione a baja presión, lo que provoca su rotura. Por lo tanto, es vital recargarla a tiempo, aproximadamente cada 3 años. Una membrana rota significa una pérdida de suspensión en la rueda acoplada; sin embargo, la altura de la carrocería no se ve afectada. Sin más resorte que la (leve) flexibilidad de los neumáticos, golpear un bache con una esfera plana puede doblar las piezas de la suspensión o abollar una llanta. En el caso de falla de la esfera del acumulador principal, la bomba de alta presión es la única fuente de presión de frenado para las ruedas delanteras. Algunos autos más antiguos tenían un acumulador de freno delantero separado en los modelos con dirección asistida.
Los antiguos automóviles LHS y LHS2 (de color rojo) utilizaban un elastómero diferente en los diafragmas y sellos que no es compatible con el LHM verde. El fluido LDS naranja de los automóviles Hydractive también es incompatible con otros fluidos.
Los principios ilustrados por el uso exitoso de la suspensión hidroneumática ahora se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, como puntales oleodinámicos de aeronaves y amortiguadores de automóviles llenos de gas , patentados por primera vez en los EE. UU. en 1934 [31] por Cleveland Pneumatic Tool Co. Sistemas similares también se utilizan ampliamente en tanques modernos y otros vehículos militares grandes.
La suspensión hidráulica es una tecnología automotriz introducida por Citroën en 1990. El prototipo debutó en 1988 en el concepto Citroën Activa . Describe un desarrollo del diseño de suspensión hidroneumática de 1954 utilizando sensores electrónicos adicionales y control del conductor del rendimiento de la suspensión. El conductor puede hacer que la suspensión se endurezca (modo deportivo) o conducir con una comodidad excepcional (modo suave). Los sensores en la dirección, los frenos, la suspensión, el pedal del acelerador y la caja de cambios envían información sobre la velocidad del automóvil, la aceleración y las condiciones de la carretera a una computadora de a bordo, que a su vez activa o desactiva un par adicional de esferas de suspensión en el circuito, para permitir una conducción más suave y flexible o un manejo más ajustado en las curvas. En el Activa y el Activa 2, el automóvil se inclinaba hacia adentro un grado en las curvas; Citroën reconoció que esto era algo así como un truco de marketing y que una inclinación de cero grados era óptima. [32]
Un beneficio adicional, quizás inesperado, de la suspensión activa es que el consumo de combustible y el desgaste de los neumáticos se reducen en general. La inclinación negativa diseñada en la mayoría de las suspensiones para maximizar el tamaño de la superficie de contacto al girar provoca el desgaste de los neumáticos, lo que los desgasta y aumenta el consumo de combustible. [32]
La suspensión Citroën Hydractive (y posteriormente Hydractive 2) estaba disponible en varios modelos, incluidos el XM y el Xantia , que tenían un submodelo más avanzado conocido como Activa . Los primeros sistemas de suspensión Hydractive (ahora conocidos como Hydractive 1) tenían dos ajustes preestablecidos por el usuario, Sport y Auto . En el ajuste Sport , la suspensión del automóvil siempre se mantenía en su modo más firme. En el ajuste Auto , la suspensión cambiaba de modo suave a modo firme temporalmente cuando uno de varios sensores detectaba un umbral dependiente de la velocidad en el movimiento del pedal del acelerador, la presión del freno, el ángulo del volante o el movimiento de la carrocería. [23]
En Hydractive 2, los nombres de los ajustes predeterminados se cambiaron a Sport y Normal . En esta nueva versión, el ajuste Sport ya no mantendría el sistema de suspensión en modo firme, sino que, en cambio, reduciría significativamente los umbrales para cualquiera de las lecturas de los sensores que también se utilizan en el modo Normal , lo que permite un nivel similar de firmeza de la carrocería durante las curvas y la aceleración, sin el sacrificio en la calidad de conducción que había causado el modo Sport en los sistemas Hydractive 1.
Cada vez que las computadoras Hydractive 1 o 2 recibían información anormal del sensor, a menudo causada por contactos eléctricos defectuosos, el sistema de suspensión del automóvil se veía obligado a mantener su configuración firme durante el resto del viaje.
A partir del Xantia del año 1994 y del XM del año 1995, todos los modelos incorporaron una esfera y una válvula adicionales que, en conjunto, funcionaban como depósito de presión para los frenos traseros gracias a los nuevos bloqueos hidráulicos, lo que permitía que el coche mantuviera la altura normal durante varias semanas sin hacer funcionar el motor. Conocida correctamente como esfera SC/MAC, a menudo se la conocía como esfera "antihundimiento" debido a su capacidad para mantener mejor la altura de la suspensión trasera.
El Citroën C5 2001 ha continuado el desarrollo de la suspensión Hydractive con Hydractive 3. En comparación con los coches anteriores, el C5 se mantiene a la altura normal de conducción incluso cuando el motor está apagado durante un período prolongado, gracias al uso de la electrónica. El C5 también utiliza un fluido hidráulico sintético de color naranja llamado fluido LDS en lugar del aceite mineral verde LHM que se utiliza en millones de vehículos hidroneumáticos. [30]
Una variante mejorada del sistema Hydractive 3+ se utilizó en los coches con motores superiores, como el Citroën C5 , y en 2005 se incluyó de serie en el Citroën C6 . Los sistemas Hydractive 3+ contienen esferas adicionales que se pueden activar y desactivar mediante un botón Sport , lo que da como resultado una conducción más firme.
La suspensión hidráulica Hydractive 3 tiene 2 modos automáticos:
El BHI de la suspensión Hydractive 3 calcula la altura óptima del vehículo, utilizando la siguiente información:
La suspensión hidráulica 3+ Hydractive tiene 3 modos automáticos:
El BHI de la suspensión Hydractive 3+ calcula la altura óptima del vehículo, utilizando la siguiente información:
C5 I (2001-2004)
C5 II (2004-2007)
C6 (2005-2012)
C5 III X7 (2007-2017)
Diseñamos un kit atornillable para la instalación posventa de suspensión hidroneumática en ambulancias actuales utilizando nuestra ambulancia Ford F-350 2004 como plantilla.
{{cite web}}: CS1 maint: bot: estado de URL original desconocido ( enlace )Magès fue el hombre detrás de la suspensión hidroneumática del DS. Sus ideas fueron descubiertas por Pierre Boulanger por accidente, y Boulanger quedó fascinado por ellas, aunque los técnicos de Citroën las consideraron inútiles. Boulanger contrató a Magès en el departamento de desarrollo. Una decisión de la que nunca se arrepentiría. Paul Magès era un hombre curioso y devoró toda la literatura relacionada con la suspensión de las ruedas, la suspensión en general y los sistemas de frenos.