La transferencia de peso y la transferencia de carga son dos expresiones que se utilizan de manera algo confusa para describir dos efectos distintos: [1]
En la industria del automóvil , la transferencia de peso habitualmente se refiere al cambio en la carga soportada por diferentes ruedas durante la aceleración. [2] Esto sería más propiamente referido como transferencia de carga , [1] [3] y esa es la expresión que se usa en la industria de las motocicletas , [4] [5] mientras que la transferencia de peso en las motocicletas, en menor medida en los automóviles, y el movimiento de carga en cualquiera de ellos se debe a un cambio en la ubicación del CoM en relación con las ruedas. Este artículo utiliza este último par de definiciones.
En los vehículos con ruedas , la transferencia de carga es el cambio medible de la carga soportada por diferentes ruedas durante la aceleración (tanto longitudinal como lateral). [3] Esto incluye frenado y desaceleración (que es una aceleración a una tasa negativa). [6] No es necesario ningún movimiento del centro de masa en relación con las ruedas, por lo que los vehículos sin suspensión pueden experimentar transferencia de carga. La transferencia de carga es un concepto crucial para comprender la dinámica del vehículo . Lo mismo ocurre con las bicicletas, aunque sólo en sentido longitudinal. [4]
Las principales fuerzas que aceleran un vehículo se producen en las zonas de contacto de los neumáticos . Dado que estas fuerzas no se dirigen a través del CoM del vehículo, se generan uno o más momentos cuyas fuerzas son las fuerzas de tracción de los neumáticos a nivel del pavimento, el otro (igual pero opuesto) es la masa de inercia ubicada en el CoM y el brazo de momento es la distancia desde la superficie del pavimento hasta CoM. Son estos momentos los que provocan la variación en la carga distribuida entre los neumáticos. A menudo, el observador casual interpreta esto como un movimiento de cabeceo o balanceo de la carrocería del vehículo. Un vehículo perfectamente rígido, sin suspensión que no presente cabeceo o balanceo de la carrocería, aún sufre transferencia de carga. Sin embargo, el cabeceo y balanceo de la carrocería de un vehículo no rígido añade cierta (pequeña) transferencia de peso debido al (pequeño) desplazamiento horizontal del CoM con respecto al recorrido vertical de la suspensión del eje de la rueda y también debido a la deformación de los neumáticos, es decir, el contacto. Desplazamiento del parche en relación con la rueda.
Bajar el CoM hacia el suelo es un método para reducir la transferencia de carga. Como resultado, la transferencia de carga se reduce tanto en la dirección longitudinal como en la lateral. Otro método para reducir la transferencia de carga es aumentar la separación entre ruedas. Aumentar la distancia entre ejes (longitud) del vehículo reduce la transferencia de carga longitudinal, mientras que aumentar la vía (ancho) del vehículo reduce la transferencia de carga lateral. La mayoría de los automóviles de alto rendimiento están diseñados para sentarse lo más bajo posible y, por lo general, tienen una distancia entre ejes y una vía extendidas.
Una forma de calcular el efecto de la transferencia de carga, teniendo en cuenta que en este artículo se utiliza "transferencia de carga" para referirse al fenómeno comúnmente denominado "transferencia de peso" en el mundo del automóvil, es con la llamada "ecuación de transferencia de peso":
donde es el cambio en la carga soportada por las ruedas delanteras, es la aceleración longitudinal, es la aceleración de la gravedad , es la altura del centro de masa, es la distancia entre ejes, es la masa total del vehículo y es el peso total del vehículo. [7] [8]
La transferencia de peso implica el movimiento real (relativamente pequeño) del CoM del vehículo en relación con los ejes de las ruedas debido al desplazamiento del chasis a medida que la suspensión cumple, o de la carga o líquidos dentro del vehículo, lo que resulta en una redistribución de la carga total del vehículo entre los neumáticos individuales.
La transferencia de peso ocurre cuando el CoM del vehículo cambia durante las maniobras automotrices. La aceleración hace que la masa suspendida gire alrededor de un eje geométrico, lo que resulta en la reubicación del CoM. La transferencia de peso de adelante hacia atrás es proporcional al cambio en la ubicación longitudinal del CoM con respecto a la distancia entre ejes del vehículo, y la transferencia de peso de lado a lado (suma en la parte delantera y trasera) es proporcional a la relación del cambio en la ubicación lateral del CoM. a la trayectoria del vehículo.
Los líquidos, como el combustible, fluyen fácilmente dentro de sus contenedores, provocando cambios en el CoM del vehículo. A medida que se consume combustible, no sólo cambia la posición del CoM, sino que también se reduce el peso total del vehículo.
A modo de ejemplo, cuando un vehículo acelera puede producirse una transferencia de peso hacia las ruedas traseras. Un observador externo podría presenciar esto cuando el vehículo se inclina visiblemente hacia atrás o se agacha . Por el contrario, al frenar, puede producirse una transferencia de peso hacia la parte delantera del coche. Al frenar con fuerza, puede ser claramente visible incluso desde el interior del vehículo cuando el morro se hunde hacia el suelo (la mayor parte de esto se debe a la transferencia de carga). De manera similar, durante los cambios de dirección (aceleración lateral), puede ocurrir una transferencia de peso hacia el exterior de la dirección del giro.
La transferencia de peso suele tener mucha menos importancia práctica que la transferencia de carga , al menos para los coches y SUV. Por ejemplo, en un giro de 0,9 g, un automóvil con una vía de 1650 mm y una altura CoM de 550 mm verá una transferencia de carga del 30% del peso del vehículo, es decir, las ruedas exteriores verán un 60% más de carga que antes. y los interiores un 60% menos. El agarre total disponible se reducirá aproximadamente un 6% como resultado de esta transferencia de carga. Al mismo tiempo, el CoM del vehículo normalmente se moverá lateral y verticalmente, en relación con la zona de contacto , no más de 30 mm, lo que provocará una transferencia de peso de menos del 2 % y una reducción correspondiente del agarre del 0,01 %.
La transferencia de carga hace que la tracción disponible en las cuatro ruedas varíe a medida que el automóvil frena, acelera o gira. Este sesgo de que un par de neumáticos haga más "trabajo" que el otro par da como resultado una pérdida neta de tracción total disponible. La pérdida neta puede atribuirse al fenómeno conocido como sensibilidad a la carga de los neumáticos .
Una excepción es durante la aceleración positiva cuando la potencia del motor impulsa dos o menos ruedas. En esta situación en la que no se utilizan todos los neumáticos, la transferencia de carga puede resultar ventajosa. Por ello, los coches más potentes casi nunca tienen tracción delantera , ya que la propia aceleración hace que la tracción de las ruedas delanteras disminuya. Esta es la razón por la que los autos deportivos generalmente tienen tracción trasera o tracción total (y en el caso de la tracción total, la potencia tiende a desviarse hacia las ruedas traseras en condiciones normales).
Si la transferencia de carga (lateral) alcanza la carga del neumático en un extremo de un vehículo, la rueda interior de ese extremo se levantará, provocando un cambio en las características de manejo. Si alcanza la mitad del peso del vehículo empezará a volcar. Algunos camiones grandes se volcarán antes de patinar, mientras que los vehículos de pasajeros y los camiones pequeños generalmente se volcarán solo cuando se salgan de la carretera. Instalar neumáticos de carreras en un vehículo alto o estrecho y luego conducirlo con fuerza puede provocar un vuelco.
