El puntal Chapman es un diseño de suspensión trasera independiente que se utiliza en automóviles ligeros, en particular en automóviles deportivos y de carreras . Su nombre se debe a Colin Chapman de Lotus , quien lo conoce mejor por su uso .
La característica característica del puntal Chapman es un puntal vertical largo que combina un resorte helicoidal y un amortiguador , con un eje de transmisión articulado universal que forma el enlace inferior de la suspensión. [1]
El origen del diseño se encuentra en el Stout Scarab de 1932 de William Stout . [2] Este automóvil con motor trasero usaba suspensión trasera independiente de eje oscilante , con puntales helicoidales largos casi verticales desde puntos de montaje altos en el chasis de estructura espacial . Stout también había sido diseñador de aeronaves y consideraba que los puntales oleodinámicos de largo recorrido hacían que "el tren de aterrizaje del avión [fuera] el tipo de tren de rodaje más fácil para la comodidad que se haya ideado hasta ahora". [3] Los extremos inferiores de los puntales estaban unidos a las carcasas del eje oscilante mediante casquillos giratorios. Las barras de radio hacia adelante manejaban las fuerzas longitudinales.
En 1947, Earle MacPherson patentó el puntal MacPherson para su uso en el Chevrolet Cadet. [4] [5] Esta fue la primera suspensión de puntal real para automóviles: el eje del muñón estaba fijado rígidamente al puntal, manteniendo siempre el mismo ángulo con él, en lugar de estar unido a través de una junta giratoria como en el Scarab de Stout.
El puntal MacPherson aprovechó las carrocerías unitarias que aparecieron en las nuevas fábricas después de la Segunda Guerra Mundial : el puntal requiere un punto de montaje superior alto, que sería difícil de organizar para un chasis de escalera , pero también es ventajoso para la construcción unitaria, ya que distribuye las cargas de la suspensión sobre un mayor volumen de la carrocería. Los nuevos diseños de automóviles también eran más ligeros y rápidos que los automóviles de antes de la guerra, un automóvil de producción en masa barato que ahora tenía un rendimiento que antes habría sido exclusivo de un automóvil deportivo caro. Los conductores exigían agarre en carretera y comodidad que requerían suspensión delantera independiente . [6] El puntal MacPherson era barato de fabricar y confiable en servicio, tenía pocas juntas móviles y usaba los nuevos amortiguadores telescópicos , en lugar de los brazos de palanca anteriores . [6] El puntal MacPherson también integraba una barra estabilizadora , no solo para controlar el balanceo de la carrocería, sino también para reutilizarla como parte integral de la suspensión y así evitar la necesidad de una horquilla o una barra de radio en favor de un simple brazo de control de la pista. [7]
El puntal MacPherson parece haber tenido poca influencia en Chapman en ese momento (aunque más tarde lo usaría sin éxito para la suspensión delantera de su Lotus 17 ). La suspensión de doble horquilla ya estaba bien establecida para la parte delantera de los autos de alto rendimiento. [7] Un puntal delantero también habría requerido una altura mucho mayor de la disponible en un auto de carreras.
En 1957, el ligero Goggomobil utilizó un diseño de suspensión similar al del Scarab. Aunque mucho más simple, el Goggomobil tenía ejes de transmisión desnudos que también actuaban como enlaces de suspensión, con fuerzas de suspensión que pasaban a través de las juntas Hooke internas . Los ejes de los ejes oscilantes solo eran soportados por las barras radiales traseras, en lugar de una carcasa de eje, y los puntales largos se acortaron a un simple amortiguador coilover. [8]
En 1956, Chapman estaba usando ejes traseros de Dion para sus autos de carreras Lotus y también para el Vanwall . Estos inicialmente habían usado ballestas transversales , pero luego cambiaron a amortiguadores coilover. Chapman había identificado algunas de las desventajas del de Dion, incluyendo su alto peso no suspendido , la necesidad de estrías deslizantes en los ejes de transmisión traseros y también (una fijación típica de Chapman) su insensibilidad a los cambios de peso a medida que se consume combustible. [9] Los primeros autos Lotus Twelve de Fórmula 2 usaban el mismo sistema, aunque la masa del de Dion era un inconveniente para un auto de carreras monoplaza liviano.
En una reunión del 750 Motor Club en 1957, Chapman vio el sistema Goggomobil y quedó impresionado por su simplicidad similar a la de un Lotus y su peso ligero. [9] El uso de los ejes de transmisión tanto para la tracción como para un componente de suspensión atrajo a Chapman, quien siempre favoreció soluciones que pudieran hacer que un componente cumpliera una doble función.
Los puntales Chapman se introdujeron en el primer monoplaza de Lotus, el Lotus Twelve . [10] Este se desarrolló como un Fórmula 2 de 1,5 litros en 1957, pero se le cambió el motor en 1958 y también compitió en Fórmula 1. [10] Este mismo coche también introdujo la rueda de banda tambaleante de Lotus . [11]
Había dos diferencias con estos precursores del puntal Chapman. Como el Lotus Twelve tenía frenos de disco internos , no había necesidad de pasar el par de frenado a través de las barras radiales. Chapman también evitó el eje oscilante y sus cambios de inclinación con el recorrido de la suspensión, a favor de un eje de transmisión con dos juntas universales. [12] La conexión entre el soporte del cubo y la base del amortiguador se hizo rígida, convirtiendo la unidad de resorte en un puntal y también controlando el ángulo de inclinación. El uso del propio eje de transmisión para controlar la vía trasera significaba que el eje podía tener una longitud fija, evitando la necesidad de una junta estriada deslizante y sus problemas de fricción . [13]
Chapman solicitó una patente para el diseño de su puntal el 13 de junio de 1957. [14]
El puntal Chapman también apareció en el Lotus Sixteen de 1958. En 1959, este diseño se revisó para utilizar un brazo oscilante inferior, lo que a su vez requirió volver a una junta deslizante en el eje de transmisión. [15]
El puntal Chapman a menudo se confunde con el puntal MacPherson , ya que ambos utilizan un puntal superior casi vertical. La distinción es que el puntal MacPherson siempre requiere un brazo de control de pista inferior [i] donde el Chapman usa el eje de transmisión y una barra de radio liviano.
Como requiere un eje de transmisión, el puntal Chapman solo se puede utilizar en el extremo impulsado del vehículo. En los diseños de Lotus a los que se aplicó, esta era la parte trasera. Los puntales MacPherson se utilizan con mayor frecuencia para la suspensión delantera y el eje del puntal forma el cojinete del pivote central , para el movimiento de la dirección. Hay pocas razones por las que un puntal Chapman no se pueda utilizar de forma similar, aunque no hay constancia de que se haya probado en un coche con tracción delantera o en las cuatro ruedas. Ambos diseños son puntales, donde la base del puntal está unida rígidamente al soporte del buje.
Chapman utilizó puntales MacPherson para la suspensión delantera del Lotus 17. [ 16] Estos no tuvieron éxito debido a los problemas de adherencia que Chapman había intentado evitar con la junta deslizante del eje de transmisión. Más tarde, el ex ingeniero de Lotus Len Terry desarrolló un kit de conversión de horquilla . [17]
Los coches de carretera Lotus posteriores al Twelve también utilizaban el puntal Chapman para la suspensión trasera. Entre ellos se encontraban el chasis de plataforma de fibra de vidrio Elite y el chasis de columna vertebral Elan . Los puntales Chapman, y su amplia separación de las trayectorias de carga hacia el chasis, se adaptaban bien a una estructura de piel estresada como la Elite y pueden haber influido en su elección. [12] Eran menos apropiados para un chasis de columna vertebral, ya que requerían estabilizadores anchos para soportar las cargas superiores del puntal, una característica poco típica de Chapman que añadía peso para un solo propósito y era difícil de hacer lo suficientemente rígida. [19] Se ha sugerido que las fuerzas de resorte de estos puntales habrían estado mejor soportadas como barras de torsión , que luego podrían haberse anclado a la columna de suspensión principal. [19] [ii]
El Europa con motor central utilizó una versión modificada del puntal Chapman. Debido a la necesidad de aislar el motor y el transeje del chasis para reducir el ruido y la vibración, los soportes de goma provocaron un movimiento lateral excesivo de los ejes de transmisión. En este caso, la ubicación lateral de los cubos se controlaba mediante una barra de radio diagonal agrandada en la parte delantera. [20] Se desarrollaron soportes sándwich de goma que permitían el movimiento vertical mientras se controlaba el movimiento lateral. Se encontraron problemas de vibración similares con el Elite, pero como estos solo tenían que controlar la vibración del diferencial en lugar de la vibración del motor, se pudo solucionar con un diseño adecuado de los soportes de goma.
El exitoso Lotus 18 de motor central de 1960 ya no tenía la carrocería alta detrás del asiento del conductor en la que montar las partes superiores de los puntales. [24] En su lugar, utilizó una suspensión trasera de horquilla con horquillas inferiores de tubo de base ancha que soportaban amortiguadores helicoidales. Sin embargo, las horquillas superiores, una vez más en el estilo del puntal Chapman, usaban los propios ejes de transmisión y una barra de radio delantera. Esto es similar a la suspensión trasera independiente de Jaguar , que también usa los ejes de transmisión como un brazo de control superior .
La versión de tracción total de 2016 del crossover Fiat 500X basado en el Jeep Renegade utiliza una suspensión Chapman de múltiples enlaces en la parte trasera, con puntales MacPherson en la parte delantera. [25] [26] [iii] Aunque los ejes de transmisión son un enlace de suspensión, lo que lo convierte en un puntal Chapman, también hay enlaces transversales adicionales.
