Gran cantidad de servicios cotidianos desde una barra de pan a un paquete pedido por Internet llegan diariamente a sus respectivos destinos en un tiempo récord, permitiendo que la calidad de vida de un país que cuenta con estos servicios continúe en crecimiento. De esta forma, el ferrocarril, el transporte colectivo por carretera y el vehículo ligero constituyen en un país desarrollado un importante activo con líneas de tren, de autocares y de autobuses urbanos que nos llevan al trabajo o incluso de vacaciones a nuevos destinos pendientes de conocer. El transporte se ha convertido en un derecho legítimo del pueblo en muchas ocasiones permitiendo incluso la creación de gran cantidad de empleos directos y una fuente de ingresos turísticos en los lugares de destino.
Sin embargo, la cuestión que siempre acompaña a todos los
beneficios sociales es la viabilidad económico-financiera de este tipo de
servicios. Es evidente y necesario distinguir que la historia, el desarrollo y
el impacto del transporte terrestre es muy distinto al de las infraestructuras
ligadas a él. Desde luego ambos se complementan y son como una relación de
pareja en la que cada uno da lo mejor de sí mismo por el bien de ambos, pero en
el caso del transporte terrestre hay uno que económicamente hablando siempre
pone más de su parte para que la relación funcione y es precisamente la
infraestructura. A partir de este momento muchos lectores podrán pensar que
ateniéndonos al estado actual de las carreteras la situación es más bien la
contraria, con un parque móvil que puede llegar a encontrarse en muchísimo
mejor estado que la infraestructura en lo que al transporte de carretera se
refiere.
Sin lugar a duda dichos lectores no erran en su pensamiento,
pero los animo a analizar con detalle la orografía de la Península Ibérica y la
inversión necesaria para el mantenimiento y construcción de carreteras y vías
de ferrocarril. Debido a dicho aspecto, resulta evidentemente más sencillo
tratar de mejorar el transporte ligero y pesado no solo porque suponga una
menor inversión, sino porque además esta se encuentra diferenciada y es
competencia de cada entidad pública, privada o particular el llevar a cabo
dichas inversiones mucho más contenidas. Así, la mejora del firme, trazado,
vallado o distanciamiento de las salidas y entradas en las autopistas supone
una inversión que pocos países del primer mundo pueden llegar a permitirse y
que aquellos que cuentan con ello, permitiendo incluso tramos sin límite de
velocidad, en ocasiones tienen en su haber infraestructuras de los años 30 que
requieren un costoso mantenimiento.
Llegados a este punto ha salido a la palestra la palabra “velocidad”, una palabra que lleva casi un siglo tratándose de unir a la palabra “seguridad” con el objetivo de precisamente mejorar los servicios que aporta el transporte terrestre y que se han mencionado al comienzo de este artículo. A fin de cuentas, a mayor velocidad y seguridad, tenemos que madrugar menos para ir al trabajo, para irnos de viaje o también nos permite que llegue antes el paquete a casa que pedimos por Internet. Para conseguir todos estos objetivos tanto la infraestructura como el transporte han de estar a la altura de las circunstancias y que las limitaciones que ello implica han de ser sorteadas de la forma más limpia y simple posible.
Se hace necesario por tanto tener en cuenta de nuevo la
viabilidad económico-financiera de estos objetivos y es evidente que para
incrementar la velocidad de forma segura en las autopistas y vías de ferrocarril
se hace necesario una rectificación de trazados y de los peraltes de las
curvas, que en la gran mayoría de casos no son para nada rentables. Así, el
transporte por carretera y el material rodante ferroviario ha de ser quien por
su inversión diferenciada y más reducida ha de modificarse en base a la
infraestructura ya existente para mejorar su velocidad de forma segura.
Con todo esto, desde hace casi un siglo es necesario incrementar
de forma segura la velocidad del transporte terrestre en su paso por curva y
esto únicamente se puede conseguir incrementando la velocidad de vuelco en base
a las condiciones de la infraestructura. La gran pregunta es cómo se incrementa
dicha velocidad de vuelco y la respuesta corta es bastante sencilla, mediante la
compensación de la fuerza centrifuga.
Utilizando la ficción para entender la realidad
Con el fin de poder entender el proceso de compensación de
la fuerza centrífuga resulta vital conocer algunos detalles técnicos
relacionados con el campo de la física newtoniana, la cual siempre intenta
buscar la causa de ciertos fenómenos macroscópicos que tienen lugar en el día a
día debido a la existencia de masas y movimientos. Si hay algo que ha
conseguido terminar calando en la cultura popular son las famosas 3 leyes de
Newton que tratan de dar una justificación a fenómenos muy dispares en el día a
día, desde la caída al suelo de un bolígrafo al paso por curva de un vehículo
con una masa y a una velocidad concreta.
Centrándonos en el último caso mencionado es empírico
determinar que al pasar por una curva con nuestro coche notamos como todo
nuestro cuerpo y entorno dentro del vehículo se quiere ir hacia fuera de la
curva. Además, cuanto más deprisa vamos más sentimos esa sensación y en
ocasiones tememos que si se incrementa aún más esa velocidad el coche pueda derrapar,
no girar o incluso volcarse hacia fuera de la curva. Estas sensaciones se
disparan más incluso con cierta tipología de vehículos, como los todoterrenos o
los SUV, en los que las velocidades máximas en el paso por curva se ven
sustancialmente reducidas.
Siguiendo los postulados de la física newtoniana la
explicación a este fenómeno se debe principalmente a la perturbación de un
estado previo en el que el coche circulaba en línea recta para pasar a una nueva
situación en la que el coche describe una trayectoria circular. A consecuencia
de dicho cambio aparece una aceleración centrípeta y una fuerza homónima ligada
a ella que permite verificar la 2ª ley de Newton. Cuanto mayor es la velocidad,
mayor es la fuerza necesaria para revertir el movimiento en línea recta que
existía previamente y cuanto mayor es el radio de la curva menor es la perturbación
respecto al movimiento previo reduciéndose así el valor de dicha fuerza.
Sin embargo, en ningún momento el modelo físico concuerda
con las percepciones del conductor y pasajeros a la hora de pasar por la curva,
ya que la fuerza centrípeta tiene la dirección y sentido de la aceleración
centrípeta. Esto es, que ambas se dirigen hacia el centro de la curva, pero las
sensaciones que se perciben son de desplazamientos hacia el exterior de la
curva… La explicación de esto es algo más compleja y pasa precisamente por la
necesidad de entender que la aplicación del modelo es respecto de un sistema de
referencia estático que sería equivalente al de una persona viendo pasar un
coche sin suspensión desde la acera. Este aspecto es de vital importancia sobre
todo el relacionado con el término “sin suspensión”, ya que en ese caso se
podría considerar al coche como un cuerpo cuyos desplazamientos serían idénticos
en toda su masa y extensión.
Gracias a dicha consideración el modelo físico cobraría
sentido al basarse en todo momento en la dinámica del paso por curva de una
masa rígida sin movimientos internos. Al introducir la tan necesaria suspensión
en un vehículo, debido a motivos explicados en el artículo de suspensiones, se independizan relativamente los movimientos del
chasis y carrocería frente al de los ejes del vehículo. De esta forma, la
consideración del automóvil como una masa sólida y de comportamiento idéntico
en toda su extensión pasa a ser completamente errónea, al aparecer movimientos
relativos entre los ejes de las ruedas y el resto del coche. Precisamente es aquí
donde entra el rol del conductor y pasajeros ya que pasan a formar parte de
dicho movimiento relativo. Así, si se cambiase el sistema de referencia fijo de
la persona situada en la acera a un sistema de referencia móvil en el interior
del vehículo, las condiciones del modelo variarían y para poder adaptarlo a la
realidad de los pasajeros se introduce una fuerza ficticia denominada
centrífuga con el sentido opuesto y misma dirección que la fuerza centrípeta. Dicha
fuerza forma parte del grupo de fuerzas aparentes de D’Alambert al que pertenecen
otras como las inerciales o las de Coriolis.
Con la introducción de dicha fuerza ficticia cuadran las
piezas del puzle formado entre el modelo y la experimentación real de los
pasajeros y los viandantes. Sin embargo, aunque hayamos conseguido por fin hacer coincidir el modelo con la experimentación, el problema de sensación de
desplazamiento lateral en el conductor y copiloto sigue sobre la mesa. Es
evidente que lo más deseable es reducir esa sensación y ese movimiento debido a la fuerza centrífuga del chasis y la carrocería respecto del eje de balanceo del
vehículo. Así, se podría incrementar la velocidad en el paso por curva sin
llegar a volcar y limitarse la existencia de dicha fuerza relativa.
Con motivo de esta situación todas las carreteras de cierta
categoría e intensidad de tráfico cuentan con una inclinación lateral de las
curvas. De esta forma, el lado exterior de la calzada en su paso por una curva
cuenta con mayor altura que el interior permitiendo entre otras cosas que la
fuerza centrípeta necesaria para hacer girar el vehículo se vea sustancialmente
reducida, se incremente la velocidad en el paso por curva y se aumente la
velocidad de vuelco muy significativamente. A pesar de ello, como ya se ha
comentado el diseño de la calzada es el mismo para todo el parque móvil y
cuando este modifica sus características con el paso del tiempo, la calzada no
logra ajustarse de forma tan efectiva a las nuevas condiciones. Se hace
necesario modificar aspectos ligados a la suspensión del vehículo.
Como es lógico pensar si el modelo de vehículo sin
suspensión mejora su comportamiento por curva y puede alcanzar mayores
velocidades, el recurrir a un diseño de suspensiones rígidas permite mitigar
las limitaciones comentadas. Debido a este motivo la mayoría de los vehículos
deportivos recurren a una suspensión más rígida que incremente notablemente la
velocidad de vuelco. Sin embargo, la presencia de la fuerza centrífuga sigue
sobre la mesa, aunque su valor sea más reducido. La única forma de paliar su
efecto es consecuentemente a través de una nueva fuerza, dentro del sistema no inercial en el que se encuentra la masa suspendida, y que sea opuesta a la
fuerza centrífuga.
Julius Lindblom y su suspensión autoajustable
Con el problema ya definido y conocido desde hacía décadas,
es evidente que se hacía necesaria la motivación y el coraje de un inventor que
desarrollase algún sistema que pudiese inducir alguna fuerza relativa contraria
a la centrífuga en el paso por curva. Así el sueco Julius Lindblom tuvo la
brillante idea de patentar un sistema de suspensión mediante pendulación
forzada en 1940 para vehículos ligeros. Dicha innovación era muy útil cuando la
velocidad del vehículo era superior a aquella para la que se había construido
el peralte de la plataforma de la carretera.
Para conseguir desarrollar la fuerza contraria a la
centrífuga se recurría a soportes especialmente dispuestos y construidos para
la carrocería del vehículo, que provocaban un grado de inclinación de dicha
carrocería con respecto a los ejes de las ruedas. Así, automáticamente la
carrocería se desplazaba hacia el centro de la curva al pasar por la misma, de
modo que la resultante de las fuerzas centrífugas y de la gravedad se mantenía
siempre en ángulo recto con el suelo de la carrocería del vehículo, evitando así
el balanceo hacia el exterior de la curva y con ello el vuelco.
Observando a grandes rasgos la patente se puede ver la
existencia de dos sistemas de suspensión diferentes, uno en el eje delantero y
otro en el eje trasero. Ambos conectan los ejes de las ruedas con el chasis y
la carrocería de la misma forma que en un diseño de suspensión convencional,
pero a esto se le añade un grupo de actuadores hidráulicos adaptado a unas
condiciones de trabajo impuestas por las irregularidades del terreno y especialmente
por el movimiento de un péndulo que permite cuantificar mecánicamente la fuerza
centrífuga en el paso por curva. Así, el ángulo desplazado por dicho péndulo va
correlacionado con el ángulo de balanceo de la carrocería y en función de la
posición que este adquiera una válvula comanda aceite a presión a un actuador
hidráulico u otro. Al actuar dicho actuador se consigue elevar esa parte de la
masa suspendida y se corrige la inclinación existente.
Analizando en detalle el funcionamiento de los componentes,
el péndulo es el elemento de mayor importancia en todo el proceso ya que
gracias a su simpleza, fiabilidad y precisión se consigue medir la fuerza
centrífuga que se está experimentando. Debido a su colocación en el lado
izquierdo del vehículo se puede ver como al existir un desplazamiento de la
masa del vehículo hacia la izquierda, al tomarse una curva a derechas, este
oscila hacia el mismo lado modificando la posición del buje en el que se acopla
el péndulo. Con dicha modificación la válvula compensadora entra directamente
en juego ya que va montada precisamente en el buje y es el propio brazo del
péndulo el que abre la conexión con el aceite a presión para conducirlo por el
conducto correspondiente.
Habiendo entrado el aceite a presión en la válvula
compensadora y habiendo salido por el conducto correspondiente, las tuberías
conducen dicho fluido a presión hasta los cilindros hidráulicos actuadores de
doble efecto del lado izquierdo de la suspensión delantera y de la trasera. Así,
el aceite entra en la cámara del cilindro que no contiene el eje del vástago
empujándole hacia abajo y forzando consecuentemente al lado izquierdo del
vehículo a subir su altura respecto del suelo. Paralelamente a este último
proceso la cámara que contiene el eje del vástago trasiega el aceite y a través
de una tubería se introduce dicho aceite en la cámara del eje del vástago de
los cilindros hidráulicos actuadores de doble efecto del lado derecho tanto
en la suspensión delantera como en la trasera. Gracias a esto último se
consigue empujar hacia arriba el vástago y a consecuencia de ello la carrocería
del lado derecho se baja en altura.
Conociendo ya en detalle el funcionamiento del sistema, se
hace necesario tener en cuenta una serie de aspectos ligados al confort que
pasan precisamente por un problema ligado al mareo que pueden inducir estos
sistemas en los pasajeros. Este tipo de situaciones indeseables se calculan y
se tabulan en base al peralte y velocidades que adquieren los vehículos en el
paso por curva de forma que se limita a través de un valor máximo de
aceleración centrífuga admisible para el ser humano. Así, teniendo ese valor de
aceleración se puede conocer que límite de velocidad ha de tener la señal de
tráfico junto con otros valores ligados al estado de la calzada y las
velocidades de vuelco. Con todo esto, si se opta por recurrir a un sistema de
suspensión pendular forzado como el que se está tratando, técnicamente lo que
se está produciendo es un cambio en el peralte real del vehículo al tomar la
curva y por tanto una alteración en el valor de las aceleraciones centrífugas
que pueden implicar dicha sensación de mareo.
La mejor forma de resolver este problema pasa por adaptar
las condiciones de trabajo del péndulo en la zona del acoplamiento al buje de
forma que la distancia entre los conductos que llegan a este y comunican con
los actuadores hidráulicos sea mayor o menor. Si dicha distancia es mayor
entonces el efecto de la compensación es menor y si a esto se le añade un
sistema de amortiguación de las oscilaciones del péndulo se consigue reducir la
brusquedad del conjunto y con ello aumentar el confort de marcha. Dicho
mecanismo actúa mediante una deslizadera conectada en el centro al brazo del
péndulo e introducida en sus extremos en un cilindro hermético de aceite que
opone cierta resistencia al movimiento del péndulo.
Junto a todo lo concerniente al nuevo sistema de pendulación forzada en un vehículo ligero, Julius Lindblom acompañó un prototipo similar adaptado para su montaje en los coches de las unidades de tren con el objetivo de alcanzar las mismas ventajas para el transporte de ferrocarril en los pasos por curva. Sin embargo, debido a la falta de contactos de este inventor sin influencias en el transporte sueco de ferrocarril, le resultó más sencillo recurrir tras la 2ª Guerra Mundial a vehículos ligeros para experimentar sus postulados. De esta forma, varios vehículos de preguerra e incluso furgonetas T2 de VW fueron modificados con este pretexto y probados en distintas calzadas suecas con resultados satisfactorios. En ellos la presión de la bomba de aceite se utilizaba como mecanismo regulador del sistema y no se recurría a la eliminación del sistema de suspensión existente en el vehículo utilizado como mula.
Paul Magès y su obsesión con el balanceo de la hidroneumática
A lo largo de la historia algunas personas que carecían de
titulaciones o conocimientos científicos de alto nivel han desarrollado numerosos
inventos que los han llevado a crear mecanismos y sistemas de gran efectividad.
Sin embargo, muchos ingenieros y científicos de sus correspondientes épocas
llegaron a calificarles de locos y desconocedores de los principios básicos que
implementaban en las investigaciones reflejadas en sus patentes. Si bien es
cierto, que en muchos casos la practicidad y la eficiencia de los diseños brillaban
por su ausencia como en el caso de Nikolaus Otto y su ciclo de 4 tiempos.
Al margen de dichas invenciones que necesitaron de una
supervisión y mejora por parte de técnicos e ingenieros, otros inventos como el
motor rotativo desarrollado por Felix Wankel requirieron de una menor
intervención de expertos cualificados en la materia. De esta forma, el caso del
diseñador e inventor Paul Magès es quizá uno de los más sonoros en el sector
del automóvil debido al enorme potencial que supuso su invención. Contratado
por Citroën para la supervisión de maquinaria industrial, se requirieron sus
servicios para el desarrollo de una nueva suspensión, que permitiera contar con
la suficiente dureza a alta velocidad y con la blandeza adecuada a baja
velocidad.
El problema de dichas solicitaciones es la imposibilidad de
conseguir ese doble objetivo recurriendo a un sistema elástico-amortiguado
convencional y los ingenieros centrados en este objetivo no conseguían dar con
una posible solución. Así, Magès, tras una profunda fase de autoaprendizaje,
llegó a la conclusión de que el problema con todo esto requería de un giro radical que daba la vuelta al principio fundamental de funcionamiento de la
suspensión. De este modo, en una suspensión convencional se trata de conseguir
amoldar la masa suspendida a las irregularidades del terreno de la forma más
suave posible y lo que Magès presentaba como solución era forzar al terreno a
ser como la masa suspendida quería que fuese. Por tanto, para conseguir dicho
objetivo se requería de algún diseño que forzase a las ruedas del vehículo a hacer
fuerza contra el suelo de forma constante independientemente del estado del
terreno.
La idea de utilizar un líquido incompresible para gestar
dicha fuerza y la utilización de un gas compresible que permita amortiguar el
efecto de las irregularidades del terreno empezaron a cobrar sentido en la
cabeza de Magès. Así, durante los años 40 comienza a realizar pruebas con varios
2CV y empieza a ser consciente de lo efectiva que era dicha suspensión. Sin
embargo, desde el equipo de ingenieros y técnicos de la empresa comenzó a verse
con gran escepticismo este tipo de pruebas desarrollándose una difícil relación
con Magès. Debido a este motivo y a los muchos desencuentros por su falta de
estudios a nivel técnico el diseñador optó por colocar en su escritorio la
siguiente cita "Todos pensaron que era imposible, excepto algún idiota que
no lo sabía y lo logró".
Centrándonos en el devenir de dichas mulas de pruebas, Magès
empezó a visualizar la eficiencia de su creación y el gran potencial que tenía
la nueva suspensión hidroneumática a nivel de seguridad, ya que incluso los
frenos podían actuar recurriendo al mismo sistema hidráulico. Sin embargo, fue
consciente de la importante falta de rigidez lateral en el paso por curva de
las mulas de 2CV intentando desarrollar un sistema antibalanceo que no llegó a
convencerle. Aun así, con todo ello la marca terminó viendo el enorme
convencimiento de Magès por su propia creación, implementándolo con fantásticos
resultados en el eje trasero del Traction Avant 15 Six H. Tal fue la
efectividad del sistema que la marca lo convirtió rápidamente en su seña de
identidad y los DS/ID se convirtieron en 1955 en los primeros hidroneumáticos
en contar con esta suspensión en las 4 ruedas, en los frenos y en el caso de
algunas unidades de DS en la servodirección.
Por su parte, Magès no había olvidado los problemas de falta
de rigidez lateral y el excesivo balanceo de la carrocería en las curvas. Tras
probar algunas de sus soluciones con mulas de pruebas del DS desde la fecha de
su lanzamiento, fue consciente de que sus soluciones empezaban a
complicarse y no contaban con la efectividad que él quería. Así, de nuevo el inventor Julius Lindblom, conocedor de los nuevos Citroën DS, trató de
implementar sus sistemas de pendulación forzada en un DS19, el cual fue
adquirido y matriculado en Suecia para dichas pruebas.
A diferencia de los mecanismos de control pendular
desarrollados por Julius Lindblom con anterioridad en un VW escarabajo cuya
carrocería había sido modificada, este nuevo sistema contaba con un control
hidráulico mediante un péndulo con dos brazos introducidos en el interior de un
tubo con forma de U. Dicho péndulo comandaba la posición de una válvula
dosificadora que se encontraba en un lateral de la masa del péndulo y permitía
controlar a que actuadores hidráulicos habría de ir el aceite de trabajo para
conseguir compensar de esa forma la fuerza centrífuga. Además, con este diseño
se abría la posibilidad de aprovechar la propia suspensión hidroneumática del
vehículo para el funcionamiento del sistema.
Gracias a esta novedad por primera vez no se requería la
utilización de un sistema de suspensión en paralelo con los mecanismos de
compensación de la fuerza centrífuga. A pesar de ello, los actuadores
hidráulicos de la suspensión hidroneumática convencional tuvieron que ser
modificados en línea con las poco fructíferas pruebas realizadas por Paul Magès
desde la década de los años 40. De este modo, el DS de pruebas de Julius Lindblom
contaba con émbolos hidráulicos con doble cámara de forma que la cámara
superior en contacto con la esfera estaba conectada con el sistema de
compensación de la fuerza centrífuga. Por su parte, la cámara inferior, que
contaba con el émbolo fijo en su interior, estaba conectada al sistema
hidroneumático original del vehículo y permitía mantener una correcta
estabilidad entre las cargas de los dos ejes del vehículo.
A pesar de la efectividad del sistema y que la hidroneumática seguía dando cobertura a la servodirección y los frenos, este DS de pruebas de Julius Lindblom no llegó siquiera a salir de Suecia con el fin de implementarlo como un extra en las versiones más equipadas del modelo. Por su parte, Paul Magès continuó desarrollando nuevos sistemas adaptativos y en 1968 cesó su investigación en este campo sin lograr dar con una solución que realmente le satisficiera. Entre los defectos que se achacaban no se encontraba realmente un funcionamiento brusco o errático sino más bien la implicación de una desconexión del conductor con la velocidad que realmente llevaba el vehículo, siendo esto peligroso para la seguridad vial. Este puede ser uno de los principales motivos por los cuales no salieron al mercado ninguna de las experiencias de Magès o el sistema de Lindblom, pero en el mundo de la competición donde este tipo de problemas no cobran una especial relevancia se llegó a implementar, en un prototipo del SM, el sistema primigenio experimentado en los 2CV durante los años 40.
En busca de una descendencia para el Rover 3 Litre
Mientras las ideas y el apoyo a Paul Magès llegaba a su fin tras
más de 10 años detrás de una solución frente al balanceo de las carrocerías de
los Citroën hidroneumáticos, en las islas británicas Rover comenzaba el
desarrollo y prototipado de su futura berlina de gama media y alta. Bajo la
dirección de un equipo técnico de gran potencial, tras haber desarrollado una
nueva línea de diseño con los Rover BRM propulsados por turbinas de gas, el
proyecto de lanzamiento de una nueva berlina de mayores dimensiones respecto a
sus antecesores se convirtió en el objetivo estrella de la marca de Solihull
desde 1963.
Es precisamente a partir de dicho año cuando la aún
independiente Rover Company Limited presentaba al mercado su nueva berlina de 2
litros y 4 cilindros bajo la designación P6 con el objetivo de suceder las
distintas versiones del P4 de 4 y 6 cilindros denominadas Rover 80, 95, 100 y
110. De esta forma, dicho segmento quedaba cubierto con una nueva línea de
diseño muy actualizada para rivalizar directamente con el Triumph 2000 de Leyland
Motors Limited. Además, con el objetivo de dar una imagen de marca entre todos
los modelos de Rover se requirió el desarrollo de un nuevo diseño para la versión
de 3 litros del Rover P5 que permitiese hacer frente de forma más efectiva a
otras marcas como Wolseley o Austin del grupo British Motor Corporation (BMC)
con sus modelos de 3 litros.
De este modo, tras la presentación del nuevo P6, Rover se
puso manos a la obra con su eficiente grupo de ingenieros para el desarrollo de
un prototipo derivado que recibió el nombre de P7. Dicho modelo mantenía el
diseño y la línea del P6 con el objetivo de mostrar una imagen de marca a la
par que se aumentaban las dimensiones del vano motor y se desarrollaba un nuevo
motor de 3 litros y 6 cilindros. Tomando como mulas varios modelos de
carrocería P6 dicho propulsor fue testeado en numerosas pruebas con nuevos
diseños de suspensión que rompían con el sofisticado diseño de suspensión
delantera del P6.
En lugar de recurrir a los pioneros muelles de suspensión
horizontales que permitían al P6 garantizar una mejor absorción del impacto en
caso de choque frontal, ciertos prototipos de pruebas de los nuevos P7 contaron
con un sistema de suspensión hidroneumático para el eje delantero inspirado en
el diseño del Citroën DS, al cual tomaron de referencia. Por su parte, el ingenioso
tren trasero con eje rígido de Dion ajustable y frenos inboard permaneció
inalterado en la mayoría de las pruebas, aunque se recurrió a un sistema de eje
trasero oscilante de pivote negativo en alguna ocasión con resultados iniciales
nefastos. Además, a este diseño de suspensión dependiente del eje trasero, se
le complementó una suspensión autonivelante mediante un sistema hidroneumático
de regulación de altura en función de la carga.
Paralelamente a todos estos desarrollos, el holding de
Leyland Motors Limited necesitaba seguir ampliando su oferta de vehículos ligeros
en el mercado con el objetivo de mantener su presencia en el mismo y fortalecer
su posición frente a su mayor rival británico, la British Motor Holdings
Limited (BMH). De esta forma, Rover Company Limited fue adquirida por Leyland
Motors Limited en 1967 y a partir de ese momento los Triumph 2000 y los Rover
P6 pasaron de ser rivales a ser miembros de una misma familia. Paralelamente la
BMH, que había evolucionado desde BMC, era la propietaria de los Austin y
Wolseley de 3 litros anteriormente mencionados en clara pugna frente a los
futuribles P7, pero en 1966 el holding había absorbido también a Jaguar Cars y
consecuentemente se abría a un nuevo mercado de berlinas de mayor nivel.
Leyland Motors Limited consciente del crecimiento y
expansión de su rival vio la necesidad de cubrir también el nuevo segmento de
berlinas de alta gama por lo que optó por el desarrollo de una nueva berlina
que copase la gama de la marca más representativa del holding. De este modo,
tomando de referencia de nuevo la plataforma del P6 se desarrolló un nuevo
prototipo bajo la designación P8 de mayores dimensiones que los prototipos P7 y
una carrocería que rompía con el diseño de la zaga de los P6 y P7. Las nuevas
berlinas contarían con los motores de 3 litros y 6 cilindros que se habían
utilizado en los prototipos del P7, pero, aunque dichas mejoras en prestaciones
y habitabilidad fueron destacables, el mayor punto de inflexión provino de la
suspensión.
Tras una profunda investigación en busca de un diseño de
suspensión acorde a las expectativas asentadas con la inteligente suspensión
delantera del P6 anteriormente mencionada, el P7 parecía encaminarse a un
sistema trasero independiente de ejes oscilantes con el sistema autonivelante
del P6. Con la entrada en escena del P8 se requería mejorar aún más el
comportamiento dinámico de la nueva berlina y se intentó la implementación de
un sistema hidroneumático desarrollado para el eje delantero del P7 e inspirado
en el utilizado por el Citroën DS. La gran adaptabilidad a todos los terrenos
junto con la posibilidad de controlar la altura de la suspensión a gusto del
conductor fueron argumentos más que sugerentes para el equipo de ingenieros de Rover.
Sin embargo, no era oro todo lo que relucía…
Al igual que en los Citroën hidroneumáticos el comportamiento en el paso por curva de una suspensión adaptativa implicaba una importante transferencia de carga lateral, que el equipo de Rover quería evitar a toda costa. De este modo, se trató de desarrollar un sistema de suspensión delantera totalmente distinto con un mecanismo antibalanceo que corrigiese las transferencias de cargas debidas a la fuerza centrífuga, recurriéndose a un prototipo P7 de pruebas. Dicha mula contaba con una suspensión trasera de eje De Dion no ajustable, pero montado por delante del eje trasero con el mismo mecanismo autonivelante que contaba el P6. A su vez, en el eje delantero se optó por el mismo diseño de suspensión que en el P6 con muelles horizontales, pero sustituyéndose los amortiguadores por nuevos cilindros hidráulicos que eran comandados por un sistema pendular forzado muy similar al implementado por Lindblom en el Citroën DS de pruebas de 1958.
Gracias a dicha pendulación forzada y la implementación de válvulas duras y blandas en dicho mecanismo se conseguía adaptar los nuevos cilindros hidráulicos para trabajar como si de un amortiguador telescópico se tratase y a la vez siendo capaces de contrarrestar la fuerza centrífuga en el eje delantero. Por su parte, el eje trasero contaba con un grupo de barras encargadas de igualar la posición del émbolo de los dos amortiguadores de cada lado del vehículo. De esta forma, la altura en la que se encontraba el amortiguador delantero controlado por el mecanismo de pendulación forzada era transmitida mediante las barras al amortiguador trasero del mismo lado, permitiendo compensar la fuerza centrífuga del eje trasero.
Aunque resulte eficaz este sistema ante el propósito de eliminar el balanceo en las curvas, es evidente que dicho mecanismo anulaba la independencia de las vibraciones de la suspensión delantera respecto a la trasera. Esto implica que las frecuencias naturales de la zaga del vehículo se veían condicionadas por las de la parte delantera, siendo un grave problema en superficies bacheadas y a alta velocidad. El equipo de ingenieros de Rover era consciente de dicho problema y debido a ello tenían planteado implementar un control hidráulico del sistema que permitiese resolver dicha dependencia vibratoria. Sin embargo, la llegada de un nuevo motor a la factoría de Solihull y la unión entre BMH y Leyland Motors Limited supuso el inicio del fin para este proyecto y todos los relacionados con el Rover P6.
Con la llegada del nuevo motor de 8 cilindros en V proveniente de General Motors el vano motor del P6 pudo contar con un propulsor de mayores prestaciones que el 4 cilindros de 2 y 2.2 litros sin los problemas de espacio con los que contaba el 6 cilindros de 3 litros y que motivó la creación de los prototipos P7. Debido a ello, las expectativas por el desarrollo del P7 se vieron truncadas con la llegada del P6 V8 junto con la creación de la nueva British Leyland. Debido a la unión de ambos holdings a partir de este momento los Wolseley Six y Austin 3 Litre pasaban a ser de la misma familia que los Rover P6. Por su parte, el desarrollo del P8 también se vio afectado debido a la presencia de Jaguar que también pasaba a ser una marca hermana.
Con todo ello, las ilusionantes expectativas de Rover tras la gestación del P6 y los prototipos P7 y P8 se desvanecieron en cuestión de menos de un lustro ante unos acontecimientos que la relegaban a un lugar menos exclusivo del que otrora había soñado. La gran cantidad de marcas en el inmenso holding que formaba British Leyland terminó cortando poco a poco las alas del fabricante de Solihull y la crisis del petróleo fue la sentencia de muerte a todos los muchos proyectos de Rover, especialmente sobre turbinas de gas y también sobre el diseño de una suspensión capaz de compensar la fuerza centrífuga.
Citroën Xantia Activa, el primer automóvil con suspensión
antibalanceo
Retomando las investigaciones y desarrollos de Citroën que
habíamos dejado en el tintero en 1973 tras la crisis del Yom Kipur y la
bancarrota de la empresa, los avances en lo que a compensación de la fuerza
centrífuga se refriere se materializaron con la presentación de prototipos como
el Citroën Activa, que además contaban con un sistema de guiado en las ruedas de
ambos ejes del vehículo. Sin embargo, a consecuencia de las crisis del petróleo
y la fusión con Peugeot para crear PSA, la mayoría de los avances tecnológicos
de la marca del chevron parecían cada vez más supeditados a las economías de
escala y recortes de presupuestos instigados por la marca del león.
De esta forma, la necesidad de sacar al mercado modelos
económicos ante un entorno cada vez más competitivo se convirtió en el objetivo
central de Citroën y con ello todos los avances en suspensión activa del
prototipo anteriormente mencionado parecía que nunca se iban a materializar en
el mercado. Aun así, es importante destacar el avance que supuso la
introducción de una nueva generación de la suspensión hidroneumática que
permitía incluir una gestión de la misma por parte de una ECU de mando analógico.
Dicha novedad fue presentada en 1989 en primicia por el Citroën XM con el
nombre de suspensión Hidractiva I. Gracias a ella y en especial a la Hidractiva
II de 1995, la nueva hidroneumática por control electrónico contaba con la
posibilidad de variar los parámetros de rigidez de la suspensión mediante la
conexión entre las esferas de un mismo eje y la implementación en dicha
conexión de una esfera acumuladora con una electroválvula reguladora integrada
en ella.
A través de dicha electroválvula la Hidractiva permitía
cortar la conexión entre las esferas de suspensión de un mismo eje con el
objetivo de endurecer el funcionamiento del sistema y con ello la rigidez de
balanceo. De esta forma, los nuevos XM, y posteriormente los Xantia que
sucedieron al BX, consiguieron mejorar sus prestaciones en el paso por curva y
contar con un comportamiento deportivo si el cliente así lo deseaba. Esto era
posible gracias a la captación y procesamiento de información por parte de la
ECU relacionada con la velocidad, la posición del acelerador, la utilización de
los frenos, el giro del volante e incluso la velocidad de dicho giro. En
función de este procesamiento la ECU mandaba una señal eléctrica a la esfera
acumuladora de cada eje y con ello se conseguía cerrar el paso entre las
esferas de suspensión de las ruedas de un mismo eje.
Además de todo este sistema, la presencia de la esfera
acumuladora era de gran utilidad en la nueva Hidractiva, ya que por primera vez
en la historia de la marca los hidroneumáticos contaron con una válvula
antihundimiento en cada eje conectada con las esferas de suspensión, las válvulas de regulación de altura de cada eje y la válvula de selección.
Gracias a esta novedad los nuevos XM y Xantia tras apagar el motor conseguían mantener
la altura, al no permitirse el retorno desde las esferas de suspensión. Sin
embargo, al encontrarse el coche a una altura libre concreta y ser cargado el
maletero o todas las plazas de los pasajeros, dicho caudal y presión de LHM
retenido en el sistema de suspensión era insuficiente para mantener la altura. Por
ello, al arrancar el vehículo, la ECU mandaba abrir en ese
momento la electroválvula de paso y la presión acumulada en las esferas de
suspensión era transmitida a la esfera acumuladora, recuperándose así la altura
libre previa a la carga del vehículo.
Con todo esto, la apuesta por una nueva generación de la
hidroneumática de la mano de la Hidractiva suponía un punto diferenciador para
la marca del chevron que la permitió mantener el prestigio y la vanguardia en
lo que a suspensiones se refería, frente a nuevos sistemas que empezaban a
introducirse en el mercado.
Aun así y a pesar del conservadurismo de Peugeot, las buenas ventas del Xantia
empezaron a mostrar el éxito de la nueva suspensión llegándose a plantear la
implementación de alguna versión de conducción más deportiva, para ganar así
una mayor cuota de mercado. Hasta el momento, además del sistema adaptativo de
la dureza de la suspensión con la que contaba la Hidractiva, Citroën había
recurrido a la utilización de varios modelos de esferas de suspensión con un
tarado de presión del nitrógeno y de las láminas elásticas de regulación del
caudal en la esfera diferentes. De este modo, sistemas con una mayor presión de
nitrógeno y unas láminas elásticas más rígidas permitían un diseño final de la
suspensión más rígido que reducía las transferencias de carga laterales en el
paso por curva y con ello se mejoraba el comportamiento deportivo del vehículo.
Sin embargo, a pesar de la efectividad de la Hidractiva y la variedad de las esferas disponibles, Citroën pretendía mejorar aún más el comportamiento dinámico del vehículo para lo que se recurrió a la implementación de las investigaciones realizadas sobre el prototipo Activa en el nuevo Xantia. Las modificaciones necesarias para llevar a cabo dichas mejoras dinámicas fueron lo más reducidas y contenidas en presupuesto posible, llevando a la implementación de poco más de 6 elementos nuevos en la suspensión del vehículo. En primer lugar, se procedió a la sustitución de la barra de unión izquierda de la estabilizadora delantera con la mangueta por un cilindro hidráulico de doble efecto y a su vez se realizó la misma sustitución en la estabilizadora trasera, pero en la barra de unión del lado derecho. De esta forma, la rigidez de las barras estabilizadoras y especialmente su posición pasaba ahora a ser variable.
Por otro lado, se procedió a la instalación de un sistema de
tuberías nuevo que permitiese conectar las cámaras del vástago de los dos
cilindros hidráulicos comentados entre ellos y a una misma conexión de presión proveniente
de la válvula de selección. Además, otro circuito de tuberías conectaba las dos
cámaras sin vástago de los cilindros hidráulicos con un nuevo mecanismo de regulación,
que se implementaba en el eje trasero y contaba con una esfera acumuladora que
permitía mantener la presión de las cámaras sin vástago de los émbolos. Por
otro lado, una válvula selectora montada en el eje delantero era pilotada por
un muelle unido a la carrocería que permitía transmitir la inclinación a izquierda
o derecha de la misma.
Conocido el sencillo y económico sistema implementado, se
abría la posibilidad a la aparición de dos escenarios distintos. Uno basado en
una rápida respuesta del conductor traducido en dos volantazos muy seguidos y
en sentidos opuestos, situación normalmente ensayada mediante la denominada
prueba del alce, y el otro escenario basado en la aplicación de un giro lento,
pero muy largo, del volante ante una larga curva. El primero de estos
escenarios se podía controlar mediante la actuación de una electroválvula sobre
el comentado mecanismo de regulación implementado en el eje trasero y que
recibía señales de la ECU ante un rápido giro del volante. Gracias a dicha
electroválvula la conexión entre las cámaras sin vástago cambiaba de
encontrarse a la presión de la esfera acumuladora a encontrarse a una presión establecida
por la unión directa entre ambas cámaras. Así, se conseguía incrementar la
rigidez de la barra estabilizadora en cada uno de los ejes.
En el caso del segundo escenario, el largo avance de la
curva tomada por el conductor permitía el balanceo de la carrocería que al
perturbar el estado del comentado muelle se pilotaba la válvula selectora
haciendo que, en caso de una curva a derechas, la válvula conectase las cámaras
sin vástago directamente a la presión y caudal de la suspensión, y con ello las
cámaras con vástago se veían incapaces de vencer la mayor fuerza existente al
otro lado del vástago debido a su menor sección, por lo que se procedía a la expansión de los émbolos. De
esta forma, la carrocería en la parte delantera izquierda trataba de subir su altura, compensándose la fuerza centrífuga sobre el lado izquierdo del
vehículo. A su vez, unido al esfuerzo del lado izquierdo para tratar de
elevarse, el cilindro trasero derecho también trataba de bajar la
carrocería en la misma proporción. De este modo, en 1995 este sistema denominado SC/Car sale al mercado implementándose en el que se convertiría en el primer automóvil con suspensión
antibalanceo de la historia, el Citroën Xantia Activa.
Con la llegada de dicha versión a la gama media de la marca
del chevron en 1995, se asentaba el camino a una nueva generación de vehículos
de la marca que pudieran contar con un sistema de suspensión más efectivo y
controlado mediante electrónica. De esta forma, no tardaron en salir al mercado
nuevas adaptaciones de la Hidroactiva presentándose con el Citroën C5 y C6 la
tercera de las generaciones de dichas suspensiones hidroneumáticas. Sin
embargo, a pesar de la alta efectividad del sistema Activa del Xantia y las
mejoras de la Hidractiva III, poco a poco PSA comenzó a ir retirando del
mercado dichos sistemas de suspensión. Así, se fue encaminando a la marca a un
segmento de mercado más económico en la que berlinas como el C6 no tenían
cabida en los nuevos proyectos y objetivos de mercado. De este modo, en 2017 el
Citroën C5 se convirtió en el último modelo de la marca francesa en contar con
suspensión Hidractiva.
El impacto de la suspensión Activa de Citroën y la
electromagnética de Bose en el mercado
En paralelo al desarrollo de la primera Hidractiva
implementada en el Citroën XM, desde EEUU se intentaba resolver el
mismo problema al que se enfrentaban los franceses, pero de una forma
totalmente diferente. Mientras la marca del chevron recurría a la ya descrita
suspensión hidroneumática mediante control electrónico, junto con la
implementación de una esfera reguladora en cada eje, la marca de lujo Lexus
recurría a abrir un nuevo campo de investigación centrado en el diseño de un
nuevo tipo de sistema de suspensión en su gama alta LS. El nuevo grupo de
suspensión implicaba la sustitución del amortiguador telescópico y el muelle
por una torre de gran diámetro que contaba con un actuador electromagnético
unido a un brazo superior de la mangueta y al chasis en la parte superior.
Además de los cambios tratados, el coche contaba con una
gran cantidad de sensores encargados de medir la altura libre del vehículo en varias
zonas y también otros colocados en la parte delantera para captar información
sobre la geometría de la vía y los obstáculos que iban a aparecer. De este modo,
esta nueva suspensión contaba con una alta capacidad predictiva y permitía
responder eficientemente a las irregularidades del terreno antes de que las
ruedas llegasen incluso a tocarlas. Llegados a este punto se puede ver como las
peculiaridades y ventajas de esta suspensión son muy similares a las de la
Hidractiva I presentada por el Citroën XM en el mismo año 1989 en el que se
realizaban las primeras pruebas del Lexus LS con suspensión electromagnética,
pero en esta ocasión se prescindía de toda la instalación de tuberías y esferas
en favor de un sistema de cables y actuadores electromagnéticos. Además, la
suspensión, gracias a la alta cantidad de sensores, permitía conocer en todo
momento que posición de los actuadores electromagnéticos era la correcta para
mantener la altura libre de forma uniforme en todos los bajos del vehículo.
Esto implicaba la posibilidad de eliminar el balanceo de la carrocería en su
totalidad en el paso por curva, al igual que lo conseguía la ya tratada
suspensión del Xantia Activa.
En la práctica el sistema implementado y desarrollado por Bose en los Lexus comentados resultaba ser un mecanismo de mayor eficacia si cabe ante obstáculos y corrección del balanceo que la Hidractiva y la suspensión Activa, pero en su lugar se requería de unos actuadores electromagnéticos y de una electrónica de potencia de mayor nivel. A consecuencia de ello, el sistema no se llegó a implementar nunca por parte de Lexus por el alto coste que ello implicaba, quedando los prototipos utilizados en manos de particulares habiendo sido previamente despojados de sus respectivas suspensiones adaptativas. A pesar de ello, el programa de implementación y fabricación en línea de este proyecto denominado Project Sound estuvo vigente hasta 2016, año en que fue cancelado al no conseguirse desarrollar un sistema lo suficientemente efectivo y contenido en precio al mismo tiempo.
Aun así, el resto de fabricantes del mercado de vehículos de
alta gama no se quedaron de brazos cruzados tras las pruebas realizadas por
Lexus y tras la presentación del Xantia Activa. De esta forma, Mercedes y Audi
entraron también a la batalla por tratar de desarrollar una suspensión
antibalanceo especialmente para los clase S y los A8. En ambas ocasiones se
trató de recurrir a un sistema de control electrónico con captadores de
información mediante sensores emplazados en los bajos y en el frontal del
vehículo, en línea con la tecnología desarrollada por Lexus y Bose. Por otro
lado, en el caso de Mercedes se decidió recurrir a un sistema de suspensión
hidroneumática que permitiese controlar el esfuerzo necesario a aplicar en el
sistema hidráulico de cada rueda de forma independiente. Así, se podía
automatizar de forma electrónica todavía más todo el control de la suspensión.
Por su parte, Audi y su sistema eROT de 2016, más moderno que el de Mercedes, se acercaba aún más en el resto de la instalación al diseño de Lexus que al del Activa, ya que se recurría a la implementación de un amortiguador electromagnético rotativo, como alternativa al amortiguador telescópico, encargado de absorber toda la energía liberada al amortiguarse los obstáculos de la calzada. Además, al contar con un sistema totalmente eléctrico se podía programar la suspensión de forma similar a como se hace en F1, posibilitando inclinar el coche hacia el interior en el paso por curva. Este aspecto fue publicitado por Audi como la mayor ventaja del eROT, ya que al igual que en los Pendolino del principio de este artículo permitía incrementar aún más la velocidad en el paso por curva y reducir la sensación de mareo en los pasajeros.
Aunque las ventajas y la reducción de la complejidad, en favor de la eficiencia y gracias a la electrónica, motivó la expansión de sistemas antibalanceo como el del Xantia Activa o el ABC de Mercedes en los años 90 e incluso sistemas de pendulación forzada adaptativos como los de la F1 por parte de Audi, este tipo de suspensiones no han llegado a terminar de cuajar en el mercado frente a los sistemas menos efectivos, pero más baratos como el ESP y el torque vectoring. Es por ello por lo que en el mercado no existe una implementación directa de este tipo de tecnologías antibalanceo tan eficientes y en ningún caso sistemas de pendulación forzada. En ocasiones el miedo a perder la noción de la velocidad en el paso por curva o la preferencia por otros sistemas de confort y de seguridad más asequibles, son los que llevan al mercado a mostrarse escéptico ante los cambios y desde luego son consecuentemente un argumento más para motivar el conservadurismo de la gente…
0 comments:
Publicar un comentario