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 resorte principal de soporte de peso. Un extremo de una larga barra de metal está sujeto firmemente 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 resistido por la resistencia a la torsión de la barra . La tasa de resorte efectiva de la barra está determinada por su longitud, sección transversal, forma, material y proceso de fabricación.
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 , M48 Patton , M60 Patton y M1 Abrams (muchos tanques de la Segunda Guerra Mundial usaron esta suspensión), y en camionetas y SUV modernos de Ford , Chrysler , GM , Mitsubishi , Mazda , Nissan , Isuzu , LuAZ y Toyota . El fabricante de camiones Clase 8 Kenworth también ofreció una suspensión de barra de torsión para sus modelos K100C y W900A, hasta aproximadamente 1981.
Los fabricantes cambian la barra de torsión o la llave para ajustar la altura de manejo, generalmente para compensar el peso del motor.
Las principales ventajas de una suspensión con barra de torsión son una marcha suave debido a la elasticidad de la barra, durabilidad, fácil ajuste de la altura de marcha y un perfil pequeño a lo largo del ancho del vehículo. Ocupa menos volumen interior del vehículo que los resortes helicoidales .
Las barras de torsión alcanzaron la cima de su popularidad en los vehículos de carretera de producción en masa a mediados del siglo XX, al mismo tiempo que se adoptaba la construcción unitaria . En una época en la que no se entendía bien la mecánica de la tensión y la fatiga del metal en estructuras de carrocería unitarias , las barras de torsión eran muy atractivas para los diseñadores de vehículos, ya que podían montarse en partes reforzadas de la estructura central, normalmente 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 pueden cambiar simplemente ajustando los pernos que conectan las barras de torsión a los muñones de 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 al elevar el piso, mientras que en los sistemas transversales, la longitud de las barras de torsión está limitada por el ancho del vehículo.
Algunos vehículos utilizan barras de torsión para proporcionar nivelación automática , utilizando un motor para pretensar las barras para proporcionar mayor resistencia a la carga y, en algunos casos (dependiendo de la velocidad con la que puedan actuar los motores), para responder a los cambios en las condiciones de la carretera. . Se ha utilizado una suspensión de altura ajustable para implementar un modo de cambio de ruedas 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 utiliza 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 mediante la unión cruzada de las esferas de suspensión delantera y trasera mediante tubos de conexión hidráulica.
El primer vehículo que utilizó barras de torsión fue Leyland Eight , diseñado por JG Parry-Thomas y producido entre 1920 y 1923; sin embargo, su suspensión trasera, patentada en 1919, [1] fue denominada retrospectivamente "barra de torsión asistida" por Leyland en una publicación de 1966 [ 2] porque las barras solo complementaban las ballestas. Se produjeron menos de dos docenas de coches (incluidas las variantes de carreras) y la suspensión no se volvió a utilizar en los coches de carreras de Marlborough-Thomas hasta unos años más tarde.
En 1923, Parry-Thomas patentó un diseño actualizado que presentaba un verdadero diseño de barra de torsión sin ballestas, [3] sin embargo, la muerte del inventor en un accidente automovilístico en 1927 impidió su desarrollo posterior. Por lo tanto, el invento a menudo se atribuye a Porsche GmbH , que lo patentó en 1931 y luego lo utilizó en muchos diseños. [4] [5]
El Citroën Traction Avant de tracción delantera de 1934 fue el primero en implementar la idea en un automóvil producido en serie, con suspensión delantera independiente con barra de torsión y un eje muerto arrastrado flexible, también suspendido por barras de torsión. La flexibilidad de la viga del eje proporcionó características de ubicación de las ruedas como un eje de viga giratoria . [6] También en la década de 1930, los prototipos de Porsche del primer Volkswagen Beetle incorporaron barras de torsión, especialmente su estilo de montaje transversal. El T600 Tatraplan de 1948 del Tatra checoslovaco empleaba suspensión de barra de torsión trasera, el único Tatra que lo hacía. [7]
El sistema tuvo uso militar por primera vez en el tanque sueco Stridsvagn L-60 de 1934. Su suspensión fue desarrollada por ingenieros alemanes, incluido el empleado de Porsche Karl Rabe , quien también poseía personalmente patentes sobre suspensiones de barra de torsión. [8] [9] [10]
Fue utilizado ampliamente en automóviles europeos como Renault , Citroën y Porsche/Volkswagen, por productores menos conocidos como Mathis y Röhr en los años 1930, así como por el americano Packard en los años 1950. El Packard utilizó barras de torsión tanto en la parte delantera como en la trasera, e interconectó los sistemas delantero y trasero para mejorar la calidad de marcha. Morris Minor y Oxford desde finales de la década de 1940 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 disponía de una suspensión delantera con barra de torsión muy similar a la de los Citroën y Morris Minor, y una suspensión trasera independiente de muelles helicoidales que utilizaba cuatro amortiguadores de muelles concéntricos ( coilover ).
Una de las primeras aplicaciones de una barra de torsión en un automóvil estadounidense fue la realizada por 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 única se montó a través de los lados del marco detrás del eje trasero y luego se unió mediante brazos y eslabones al lado frontal de las placas de pernos en U del resorte . El eje flexible se suspendió para el año modelo 1936.
Gladeon M. Barnes y Warren E. Preston presentaron una solicitud de patente en Estados Unidos para una suspensión de barra de torsión en 1934, que fue aprobada dos años después. [11] La característica original de la patente era lo que ahora se llama diseño de tubo sobre barra (TOB), que solo tuvo un uso limitado en la década de 1960 (por ejemplo, en LVTP-7 ). Aunque Barnes fue empleado por el Departamento de Artillería del Ejército de EE. UU ., las barras de torsión no se utilizaron en los diseños de blindaje estadounidenses hasta el T70 GMC en 1943, cuya suspensión se derivó del Pz. III por el ingeniero de GM Robert Schilling. [12]
En la posguerra, el uso de la suspensión delantera con barra de torsión fue una característica definitoria de los automóviles Morris británicos , comenzando con el Morris Minor de 1948, su homólogo más grande del Morris Oxford MO y el lujoso Morris Six MS , además de las variantes de lujo de este último con la insignia Wolseley . 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 permaneció en producción prácticamente sin cambios hasta 1972 y fue reemplazado por el Morris Marina , que también usaba el sistema de amortiguación de brazo de palanca de torsión para su suspensión delantera, uno de los últimos autos nuevos en todo el mundo en introducir 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 el nuevo Farina Oxford utilizando suspensión delantera con resortes helicoidales, brazos transversales inferiores y amortiguadores de brazo de palanca.
La aplicación más famosa de la barra de torsión en automóviles de pasajeros estadounidenses fue el sistema Chrysler utilizado a partir de 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 La suspensión "Torsion-Air" era sólo para el eje delantero; El mismo sistema básico (montaje longitudinal) se mantuvo hasta la introducción del K-car en 1981 . Una suspensión de barra de torsión rediseñada, introducida con el Dodge Aspen de 1976 , introdujo barras de torsión montadas transversalmente (posiblemente basadas en el automóvil de pasajeros Volkswagen Tipo 3 ) hasta que terminó la producción en 1989 (con la plataforma M de Chrysler). Algunas generaciones de Dodge Dakota y Durango utilizaron barras de torsión en la suspensión delantera.
General Motors utilizó por primera vez barras de torsión en sus camionetas ligeras 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 tracción total opcional, y desde 1988, camionetas y SUV de tamaño completo con 4WD ( series GMT400, GMT800 y GMT900).
Porsche utilizó suspensión con 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 de los 924 , 944 y 968. . Honda también usó barras de torsión delanteras en el Civic de tercera generación y otras variantes construidas sobre la misma plataforma, incluido el Ballade y el CRX de primera generación .
El tanque Panther alemán de la Segunda Guerra Mundial tenía barras de torsión dobles. [ cita necesaria ] Al necesitar barras más largas que el ancho del tanque para obtener la tasa de resorte requerida y el ángulo de curvatura elástico máximo de las aleaciones de acero disponibles, el diseñador Ernst Lehr creó una suspensión que efectivamente doblaba las barras por la mitad. Para cada rueda, se fijó 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 estaban unidas entre sí y encajadas en un pivote. [ cita necesaria ] La desviación del brazo de suspensión provocó que ambas mitades de la barra de torsión doble se torcieran. Una desventaja de la suspensión de barra de torsión utilizada en los tanques Tiger y Panther (y muchos otros tanques y otros AFV de la Segunda Guerra Mundial ) era la incapacidad de incorporar una escotilla de escape en la parte inferior del casco, una característica común de los tanques de la Segunda Guerra Mundial, ya que la disposición de la barra de torsión habría bloqueado el acceso de la tripulación a dicha escotilla; sin embargo, la ausencia de resortes de láminas, helicoidales o de voluta a menudo dejaba libre una gran extensión del costado del casco para incluir una escotilla de escape lateral, y era raro que un tanque se volcara de tal manera que toda la parte superior Las escotillas laterales no se pudieron abrir, que es el propósito de las escotillas ventrales.
Muchos tanques de batalla principales contemporáneos utilizan suspensión de barra de torsión, incluido el estadounidense M1 Abrams, [13] el alemán Leopard 2, [14] y el chino MBT-3000, [ cita necesaria ] aunque la generación más nueva de tanques como el ruso T-14 Armata utilizar una suspensión hidráulica ajustable. [ cita necesaria ] 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 utilizar un estabilizador de pistola para compensar el movimiento de balanceo. Debido al enorme peso 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 del el vehículo y, en casos extremos, corren el riesgo de inmovilizar el vehículo ya que la capacidad reducida de la suspensión provoca la rotura de 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 transportan sobre brazos de arrastre conectados por una barra de torsión montada lateralmente, como la que se encuentra en el Mitsubishi Debonair . El medio de resorte real para estos suelen ser resortes helicoidales. La barra de torsión funciona como brazo de localización de ruedas y como barra estabilizadora para resistir el movimiento lateral de las ruedas cuando la carrocería se inclina en las curvas. Sus ventajas son que es económico de fabricar e instalar y ocupa un volumen mínimo 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 viga de torsión no puede proporcionar un ajuste de la altura de manejo y sufre, hasta cierto punto, limitaciones de manejo del automóvil similares a las de otras suspensiones de eje de viga . Sin embargo, es posible que estas limitaciones no sean 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 torcida fueron pioneras en el Volkswagen Golf [ cita requerida ] a principios de la década de 1970 y siguen siendo comunes en autos compactos y minivans .
A veces se usaban barras de torsión en lugar de resortes de válvula 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 .