El puntal Chapman es un diseño de suspensión trasera independiente que se utiliza para automóviles livianos, particularmente deportivos y de carreras . Toma su nombre y es mejor conocido por su uso por Colin Chapman de Lotus .
El rasgo característico del puntal Chapman es un puntal largo y vertical que combina un resorte helicoidal y un amortiguador , con un eje de transmisión de articulación universal que forma el eslabón 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 utilizaba una suspensión trasera independiente de eje oscilante , con puntales helicoidales largos y casi verticales desde puntos de montaje altos en el chasis del bastidor espacial . Stout también había sido diseñador de aviones y consideraba que los puntales oleo de largo recorrido fabricados "el tren de aterrizaje del avión [es] el tipo de tren de rodaje más cómodo que se haya ideado hasta ahora". [3] Los extremos inferiores de los puntales se fijaron a las carcasas del eje oscilante mediante casquillos giratorios. Las barras de radio delantero manejaron las fuerzas longitudinales.
En 1947, Earle MacPherson patentó el puntal MacPherson para su uso en el Chevrolet Cadet. [4] [5] Esta fue la primera verdadera suspensión de puntal para automóviles: la mangueta se fijó 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 de 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, lo que sería difícil de disponer para un chasis de escalera , pero también es ventajoso para la construcción unitaria ya que distribuye las cargas de suspensión. sobre un mayor volumen de la carrocería. Los nuevos diseños de automóviles también eran más ligeros y rápidos que los de antes de la guerra, y un automóvil barato de producción en masa ahora tenía un rendimiento que antes habría sido exclusivo de un automóvil deportivo caro. Los conductores exigían agarre en carretera y comodidad, lo que requería una suspensión delantera independiente . [6] El puntal de 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 de 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 evitar así la necesidad de una horquilla o una varilla radial en favor de una vía simple. brazo de control. [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 coches de alto rendimiento. [7] Un puntal delantero también habría requerido una altura mucho mayor que la disponible en un coche 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 eslabones de suspensión, y las fuerzas de suspensión pasaban a través de las juntas internas de Hooke . Los semiejes oscilantes solo eran transportados por las varillas del radio de seguimiento, en lugar de por una carcasa del eje, y los puntales largos se acortaron a un simple amortiguador helicoidal. [8]
En 1956, Chapman utilizaba ejes traseros De Dion para sus coches de carreras Lotus y también para el Vanwall . Inicialmente utilizaban ballestas transversales , pero luego cambiaron a amortiguadores helicoidales. Chapman había identificado algunas de las desventajas del De Dion como 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 coches Lotus Twelve de Fórmula 2 utilizaron el mismo sistema, aunque la masa del De Dion era un inconveniente para un coche de carreras monoplaza ligero.
En una reunión del 750 Motor Club en 1957, Chapman vio el sistema Goggomobil y quedó impresionado por su simplicidad y peso ligero similares a los de Lotus. [9] El uso de ejes de transmisión tanto para la transmisión como como componente de suspensión atrajo a Chapman, quien siempre favoreció las soluciones que podían hacer que un componente cumpliera una doble función.
Los puntales Chapman se introdujeron en el primer monoplaza de Lotus, el Lotus Twelve . [10] Este fue desarrollado como un Fórmula 2 de 1,5 litros en 1957, pero rediseñado en 1958 también compitió en la Fórmula 1 . [10] Este mismo automóvil también introdujo la rueda de red oscilante de Lotus . [11]
Había dos diferencias con respecto a estos precursores del puntal Chapman. Como el Lotus Twelve tenía frenos de disco internos , no era necesario pasar el par de frenado a través de las varillas 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 portabujes 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 sobre 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 fue revisado para utilizar una horquilla más baja. Esto, a su vez, requirió el retorno a una junta deslizante en el eje de transmisión. [15]
El puntal Chapman a menudo se confunde con el puntal MacPherson , ya que ambos usan un puntal superior casi vertical. La distinción es que el puntal MacPherson siempre requiere un brazo de control de vía inferior [i] mientras que Chapman usa el eje de transmisión y una varilla de radio ligero. .
Como requiere un eje de transmisión, el puntal Chapman sólo se puede utilizar en el extremo impulsado del vehículo. Para los diseños de Lotus a los que se aplicó, esta era su parte trasera. Los puntales MacPherson se usan más comúnmente 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 pueda usarse de manera similar, aunque no hay registro de que se haya probado en un automóvil con tracción delantera o en las cuatro ruedas. Ambos diseños son puntales, donde la base del puntal está unida rígidamente al soporte del cubo.
Chapman utilizó puntales MacPherson para la suspensión delantera del Lotus 17 . [16] Estos no tuvieron éxito debido a los problemas de fricción que Chapman había trabajado para evitar con la junta del eje de transmisión deslizante. Posteriormente, el ex ingeniero de Lotus, Len Terry , desarrolló un kit de conversión de horquilla . [17]
Los coches de carretera Lotus posteriores al Doce también utilizaron el puntal Chapman para la suspensión trasera. Estos incluían el chasis de plataforma de fibra de vidrio Elite y el chasis de columna Elan . Los puntales Chapman y su amplia separación de las rutas de carga en 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 transportar las cargas superiores del puntal, una característica poco típica de Chapman que agregaba peso para un solo propósito y era difícil de hacer lo suficientemente rígido. [19] Se ha sugerido que las fuerzas de los resortes de estos puntales se habrían soportado mejor 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 la transmisión del chasis para reducir el ruido y las vibraciones, los soportes de goma provocaban un movimiento lateral excesivo de los ejes de transmisión. En este caso, la ubicación lateral de los bujes se controló mediante una varilla de radio diagonal ampliada hacia el frente. [20] Se desarrollaron soportes tipo sándwich de goma que permitían el movimiento vertical mientras controlaban el movimiento lateral. Se encontraron problemas de vibración similares con el Elite, pero como solo tenían que controlar la vibración del diferencial en lugar de la vibración del motor, se podía solucionar mediante un diseño adecuado de los soportes de goma.
El exitoso Lotus 18 de 1960 con motor central ya no tenía la carrocería alta detrás del asiento del conductor sobre la que montar la parte superior de los puntales. [24] En su lugar, utilizó una suspensión trasera de horquilla con horquillas inferiores de tubo de base ancha que llevaban amortiguadores helicoidales. Sin embargo, las horquillas superiores, una vez más al estilo del puntal Chapman, usaban los propios ejes de transmisión y una varilla de radio frontal. Esto es similar a la suspensión trasera independiente de Jaguar , que también utiliza los ejes de transmisión como brazo de control superior .
La versión 2016 con tracción total del crossover Fiat 500X basado en el Jeep Renegade utiliza suspensión multibrazo Chapman en la parte trasera, con puntales MacPherson en la parte delantera. [25] [26] [iii] Aunque los ejes de transmisión son un eslabón de suspensión, lo que lo convierte en un puntal Chapman, también hay eslabones transversales adicionales.
