Suspensión activa

Las suspensiones de accionamiento hidráulico se controlan mediante sistemas hidráulicos . El primer ejemplo apareció en 1954 con la suspensión hidroneumática desarrollada por Paul Magès en Citroën . La presión hidráulica la suministra una bomba hidráulica de pistón radial de alta presión . Los sensores monitorizan continuamente el movimiento de la carrocería y el nivel de la suspensión, proporcionando constantemente nuevos datos a los correctores de altura hidráulicos. En cuestión de milisegundos, la suspensión genera fuerzas contrarias para elevar o descender la carrocería. Durante las maniobras de conducción, el nitrógeno encapsulado se comprime instantáneamente, ofreciendo una compresibilidad seis veces superior a la de los muelles de acero utilizados en los vehículos hasta ese momento. ^{[ 4 ]}

En la práctica, el sistema siempre ha incorporado las deseables características de suspensión autonivelante y suspensión de altura regulable , esta última ahora vinculada a la velocidad del vehículo para mejorar el rendimiento aerodinámico , ya que el vehículo desciende a alta velocidad.

Este sistema tuvo un desempeño notablemente bueno en la conducción en línea recta, incluso sobre superficies irregulares, pero tenía poco control sobre la rigidez de balanceo. ^{[ 5 ]}

Millones de vehículos de producción se han fabricado con variaciones de este sistema.

Colin Chapman desarrolló el concepto original de gestión informática de la suspensión hidráulica en la década de 1980 para mejorar el comportamiento en curvas de los coches de carreras. Lotus instaló y desarrolló un prototipo del sistema en un Excel de 1985 con suspensión activa electrohidráulica, pero nunca lo ofreció a la venta al público, aunque se construyeron muchos coches de demostración para otros fabricantes.

Los sensores monitorizan continuamente el movimiento de la carrocería y la estabilidad del vehículo, enviando constantemente nuevos datos al ordenador. A medida que el ordenador recibe y procesa los datos, acciona los servomotores hidráulicos, montados junto a cada rueda. Casi instantáneamente, la suspensión servoregulada genera fuerzas contrarias para corregir la inclinación, el cabeceo y el hundimiento de la carrocería durante las maniobras de conducción.

En 1990, Nissan instaló un sistema de suspensión MacPherson con soporte hidráulico, denominado Suspensión Activa Total, que se utilizó en los Nissan Q45 y President. El sistema empleaba una bomba de aceite hidráulico, un cilindro hidráulico, un acumulador y una válvula de amortiguación, que conectaban dos circuitos independientes para los conjuntos de amortiguadores delanteros y traseros. El sistema recuperaba la energía cinética para equilibrar el vehículo de forma continua. ^{[ 6 ]} El sistema fue revisado y ahora se denomina Sistema de Control de Movimiento de la Carrocería Hidráulico , instalado en el Nissan Patrol y el Infiniti QX80 .

En 1991, Toyota introdujo un sistema de suspensión activa en una variante del cupé de lujo Toyota Soarer . Este automóvil utilizaba amortiguadores hidráulicos y dirección en las cuatro ruedas para proporcionar una combinación única de manejo y comodidad sin balanceo de la carrocería, ya que el sistema empleaba numerosos acelerómetros para detectar las fuerzas de aceleración, giro y frenado, y compensarlas en tiempo real variando la presión de la dirección y la suspensión individualmente en cada rueda. ^{[ 7 ]}

Sin embargo, el coche era considerablemente más caro que otras variantes del modelo y, como resultado, se vendieron menos de 900 unidades de este tipo durante sus 5 años de producción.

Williams Grand Prix Engineering preparó una suspensión activa, ideada por el diseñador y aerodinamista Frank Dernie , para los coches de Fórmula 1 del equipo en 1992, creando coches tan exitosos que la Federación Internacional del Automóvil decidió prohibir la tecnología para reducir la brecha entre el equipo Williams F1 y sus competidores. ^{[ 8 ]}

El sistema de suspensión con tecnología activa por ordenador (CATS) coordina el mejor equilibrio posible entre la comodidad de la marcha y el manejo, analizando las condiciones de la carretera y realizando hasta 3.000 ajustes por segundo en la configuración de la suspensión mediante amortiguadores controlados electrónicamente .

El Mercedes-Benz Clase CL (C215) de 1999 introdujo el Control Activo de la Carrocería , donde los servomotores hidráulicos de alta presión son controlados por un sistema informático electrónico, y esta función aún está disponible. Los vehículos pueden diseñarse para inclinarse activamente en las curvas y así mejorar la comodidad de los ocupantes. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

La barra estabilizadora activa se endurece bajo las órdenes del conductor o de la unidad de control electrónico (ECU) de la suspensión durante las curvas cerradas. El primer coche de producción con esta tecnología fue el Mitsubishi Mirage Cyborg en 1988.

En los automóviles de producción con control electrónico totalmente activo, la aplicación de servomotores y motores eléctricos combinados con sistemas informáticos electrónicos permite tomar las curvas con gran estabilidad y reaccionar instantáneamente a las condiciones de la carretera.

La Corporación Bose tiene un modelo de prueba de concepto. El fundador de Bose, Amar Bose , había estado trabajando en sistemas de suspensión innovadores durante muchos años mientras era profesor del MIT. ^{[ 11 ]}

La suspensión activa electromagnética utiliza motores electromagnéticos lineales acoplados a cada rueda. Proporciona una respuesta extremadamente rápida y permite la regeneración de la energía consumida, al utilizar los motores como generadores. Esto prácticamente supera los problemas de los tiempos de respuesta lentos y el alto consumo de energía de los sistemas hidráulicos. La tecnología del sistema de suspensión activa controlada electrónicamente (ECASS) fue patentada por el Centro de Electromecánica de la Universidad de Texas en la década de 1990 ^{[ 12 ]} y ha sido desarrollada por L-3 Electronic Systems para su uso en vehículos militares. ^{[ 13 ]} El Humvee equipado con ECASS superó las especificaciones de rendimiento en todas las evaluaciones de rendimiento en términos de potencia absorbida por el operador del vehículo, estabilidad y manejo.

• La rueda activa de Michelin de 2004 incorpora un motor de suspensión eléctrica en la rueda que controla la distribución del par, la tracción, las maniobras de giro, el cabeceo, el balanceo y la amortiguación de la suspensión para esa rueda, además de un motor de tracción eléctrica en la rueda . ^{[ 14 ] [ 15 ]}

• El sistema de suspensión electromecánica activa de Audi , presentado en 2017, acciona cada rueda individualmente y se adapta a las condiciones de la carretera. Cada rueda cuenta con un motor eléctrico alimentado por el sistema eléctrico principal de 48 voltios. Otros componentes incluyen engranajes, un tubo giratorio con una barra de torsión interna de titanio y una palanca que ejerce hasta 1100 N⋅m (810 ft⋅lb) sobre la suspensión mediante una biela . Gracias a la cámara frontal, el sedán detecta las irregularidades de la carretera con antelación y ajusta la suspensión activa de forma predictiva. Incluso antes de que el vehículo alcance un bache, la función de previsualización desarrollada por Audi transmite el recorrido adecuado a los actuadores y controla activamente la suspensión. Los motores controlados por ordenador detectan las imperfecciones de la carretera y pueden elevar la suspensión de la rueda que pasaría por encima de la ondulación, mejorando así la comodidad de la marcha. El sistema dirige los motores exteriores para empujar o tirar de la suspensión hacia arriba o hacia abajo al tomar curvas. Esto dará como resultado una conducción más plana y una menor inclinación de la carrocería en las curvas, lo que a su vez significa una dinámica de manejo más segura. ^{[ 16 ] [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}  

Este tipo es el más económico y básico de suspensión semiactiva. Consiste en una electroválvula que regula el flujo del fluido hidráulico dentro del amortiguador , modificando así las características de amortiguación del sistema. Las electroválvulas están conectadas a la computadora de control, que les envía comandos según el algoritmo de control (generalmente la técnica "Sky-Hook").

Este tipo de sistema se utiliza en el sistema de suspensión Computer Command Ride (CCR) de Cadillac . El primer automóvil de producción ^{[ 23 ]} fue el Toyota Soarer con suspensión electrónica modulada semiactiva de Toyota , de 1983.

En 1985, Nissan introdujo un amortiguador que utilizaba una versión similar, llamada "Super Sonic Suspension", añadiendo un sensor ultrasónico que proporcionaba información que un microordenador interpretaba, combinada con información de la dirección, los frenos, el acelerador y el sensor de velocidad del vehículo. Las señales de información de ajuste modificaban los amortiguadores cuando un interruptor controlado por el conductor se colocaba en "Auto". El ajuste automático podía limitarse si el interruptor se colocaba en las configuraciones "Suave", "Media" o "Duro". También se utilizó una versión modificada que no utilizaba el módulo de sonar, lo que permitía seleccionar manualmente los ajustes. ^{[ 24 ] [ 25 ]} Esta implementación se utiliza actualmente en toda la industria por varios fabricantes, proporcionada por Monroe Shock Absorbers bajo la denominación CVSAe, o Continuously Variable Semi-Active electronic.

En 2008, con la introducción del Nissan GT-R , Nissan y Bilstein desarrollaron conjuntamente el sistema "DampTronic". Este sistema ofrece tres configuraciones seleccionables para el conductor que también interactúan con la tecnología de Control Dinámico del Vehículo (VDC) para modificar los puntos de cambio de la transmisión. Las configuraciones se denominan Normal, Comfort o R, y se pueden configurar en Normal para un ajuste automático o en "R" para conducción a alta velocidad, mientras que "Comfort" es para viajes y una conducción más suave. El modo "R" permite que el vehículo utilice el ángulo de guiñada con un ángulo de dirección reducido para una dirección más precisa y comunicativa, mientras que la configuración "Comfort" produce una menor carga G vertical en comparación con la configuración "Normal" o la configuración de suspensión determinada por computadora. ^{[ 26 ]}

Otro método incorpora amortiguadores magnetorreológicos de la marca MagneRide . Desarrollado inicialmente por Delphi Corporation para GM , se convirtió en equipamiento estándar, al igual que muchas otras tecnologías novedosas, para el Cadillac STS (a partir del modelo 2002) y otros modelos de GM desde 2003. Esta tecnología supuso una mejora respecto a los sistemas semiactivos ("suspensiones automáticas con detección de la carretera") utilizados durante décadas en vehículos GM de gama alta. Permite, junto con ordenadores modernos más rápidos, modificar la rigidez de todas las suspensiones de las ruedas de forma independiente. Estos amortiguadores se están utilizando cada vez más en Estados Unidos y ya se emplean en algunas marcas extranjeras, principalmente en vehículos de gama alta.

Este sistema estuvo en desarrollo durante 25 años. El fluido amortiguador contiene partículas metálicas. Mediante la computadora de a bordo, las características de elasticidad de los amortiguadores se controlan mediante un electroimán . Básicamente, al aumentar el flujo de corriente en el circuito magnético del amortiguador, aumenta el flujo magnético del circuito. Esto, a su vez, provoca que las partículas metálicas cambien su alineación, lo que aumenta la viscosidad del fluido y, por lo tanto, las tasas de compresión/expansión. Una disminución de la viscosidad suaviza el efecto de los amortiguadores al alinear las partículas en la dirección opuesta. Si imaginamos las partículas metálicas como platos, cuando están alineadas de canto, la viscosidad se minimiza. En el otro extremo del espectro, estarán alineadas a 90 grados, es decir, planas. Esto hace que el fluido sea mucho más viscoso. Es el campo eléctrico producido por el electroimán el que cambia la alineación de las partículas metálicas. La información de los sensores de las ruedas (sobre la extensión de la suspensión), la dirección, los sensores de aceleración y otros datos se utiliza para calcular la rigidez óptima en ese momento. La rápida reacción del sistema (en milisegundos) permite, por ejemplo, que una sola rueda pase con mayor suavidad sobre un bache en la carretera en un instante determinado.