Esta suspensión combina un sistema mixto de elementos hidráulicos y neumáticos que garantiza una suspensión suave y elástica, facilitando, además, el reglaje y nivelación de la carrocería de forma automática. Esta suspensión proporciona la confortable sensación de "flotar", una gran estabilidad, que hace que apenas se noten las desigualdades del terreno y también un notable agarre de las ruedas al mismo.
Este tipo de suspensión tiene como principio la utilización de unas esferas que tienen en su interior un gas (nitrógeno) que es compresible y que se encuentran situadas en cada una de las ruedas. La función que realiza el gas es la del muelle y esté es comprimido por la acción de un liquido LHM (liquido hidráulico mineral) que recorre un circuito hidráulico que comunica cada una de las cuatro ruedas.
El esquema hidráulico de suspensión esta formado por 6 bloques hidráulicos:
- Uno por cada rueda, formado por un cilindro, un amortiguador y una esfera de suspensión (figura inferior)
- Dos correctores de altura, uno para el eje delantero y otro para el eje trasero.
Esfera de suspensión
Las esferas son bloques neumáticos, similares al acumulador principal, que cumplen la misión del muelle. En su interior se encuentra un gas (nitrógeno) a la presión de tarado que constituye el elemento elástico de la suspensión. La presión de tarado y el volumen de la esfera depende de:
- La temperatura máxima de funcionamiento.
- El desplazamiento del pistón en ambos sentidos.
- La masa soportada por cada eje y el confort.
La presión de tarado de las esferas es idéntica en el mismo eje, pero distinta entre la parte delantera y la trasera debido a las diferencias de carga a soportar.
Amortiguador
Los amortiguadores de este tipo de suspensión aprovechan el circuito hidráulico para desarrollar su función. Esto se consigue frenando el paso del liquido entre el cilindro y la esfera.
El amortiguador es de doble efecto y va insertado en el interior de la esfera. Esta constituido por una arandela de acero sinterizado en cuya periferia se han efectuado unos orificios. Unas válvulas deformables en forma de laminillas obturan el paso de aceite por los orificios. El numero de laminillas depende de la carga soportada por cada eje. Por ejemplo, el eje delantero puede montar un amortiguador con tres laminas para la compresión y tres para la extensión, y el amortiguador trasero, cinco para la compresión y cinco para la extensión.
En los modelos mas recientes se utilizan amortiguadores disimétricos. Estos montan distinto número de láminas para la compresión y para la extensión.
Cilindro
Es el encargado de transmitir los movimientos de las ruedas a través del brazo de suspensión al liquido hidráulico. El cilindro alberga el pistón, unido al vástago que se desliza por su interior, y el liquido a presión. Por su parte superior va unido a la esfera de la suspensión, a la que transmite la presión hidráulica.
En la figura inferior podemos ver el comportamiento del elemento de suspensión cuando pasa la rueda por un realce o un bache en la carretera. En le primer caso el brazo de suspensión (sube) se acerca a la carrocería, el émbolo empuja el líquido hacia la cámara inferior de la esfera y comprime el nitrógeno de la cámara superior que actúa como muelle. Al separarse el brazo de suspensión (baja) de la carrocería por el efecto de un bache, arrastra el émbolo, y el nitrógeno se distiende empujando al liquido hacia el cilindro. Cuando funciona normalmente sin ninguna variación, el liquido que llena la parte superior del cilindro y la cámara inferior del conjunto elástico, se mantiene en equilibrio con la presión del gas.
Constitución y funcionamiento
Cada rueda lleva acoplada una unidad de suspensión hidroneumática independiente, como la representada en la figura inferior, unida al brazo de suspensión de cada rueda.
Cuando la rueda encuentra un obstáculo, el brazo (9) transmite el movimiento al pistón (5) a través de la bieleta (11) y el empujador (12) que comprime el aceite de la cámara 6, presionando y comprimiendo el gas contenido en la cámara A de la esfera (2) que, en este caso, hace las funciones de muelle o ballesta, recuperándose, al bajar la rueda, por el retroceso del pistón. Entre la parte inferior de la esfera y el cilindro existe una válvula bidireccional (3) que hace las funciones de amortiguador al regular el paso de aceite de un lado a otro.
Corrección automática
La corrección automática de esta suspensión, que mantiene la altura de la carrocería portante al aumentar o disminuir la carga del vehículo, se consigue haciendo entrar aceite a presión en el cilindro (1) cuando aumenta la carga o haciéndole salir, cuando ésta disminuye, por medio de una válvula de corredera (válvula niveladora).
Posicionado de tres alturas diferentes
El sistema permite, además, dar tres niveles de altura al vehículo: una normal para marcha por ciudad, una alta para circular por malos caminos con grandes desniveles y otra baja, que hace descender la carrocería y el centro de gravedad del vehículo para correr a grandes velocidades por autopista.
Circuito hidráulico de alimentación
El circuito hidráulico que regula el sistema de suspensión representado en el esquema (fig. inferior) está constituido por una bomba (2) de alta presión, movida por el motor del vehículo, que aspira aceite de un depósito (1) y lo envía a presión al acumulador (3) que lo mantiene a la presión correcta de funcionamiento (unos 5 a 7 kgf/cm2) regulada por una válvula de descarga (10). El aceite a presión, procedente de este elemento, pasa a través de un cerrojo (4) al nivelador (5) que se mantiene cerrado mientras la carrocería ocupe su posición normal de nivelación. La bomba de alta presión, análoga a la utilizada en los circuitos de servodirección, mantiene la suficiente presión en el acumulador para ser utilizada en el circuito.
Funcionamiento
Cuando la rueda encuentra un obstáculo, al subir ésta por efecto del mismo, desplaza al pistón (5) (fig. superior) comprimiendo el aceite en la cámara (B) y el gas contenido en la cámara (A) haciendo de muelle y amortiguador conjuntamente, absorbiendo así las reacciones de la rueda.
La presión progresiva en el gas mantiene, como en el caso de la suspensión neumática, una deformación variable en el elemento elástico, haciendo que su curva característica de reacción se mantenga dentro de los límites oscilatorios idóneos. A su vez, por control directo sobre la presión en el líquido, hace que la carrocería se mantenga estable y nivelada cualquiera que sea la posición de las ruedas con respecto a ella.
Cuando la carrocería baja por efecto de subir la rueda o por una mayor sobrecarga en el vehículo, efectúa un desplazamiento del brazo de suspensión, que empuja el pistón del nivelador (5) hacia el interior disminuyendo el recorrido de la suspensión pero, a su vez, origina un giro en la barra de acoplamiento de las ruedas a la carrocería, produciendo una torsión en la misma que hace girar la lengüeta de unión (9) al nivelador (5) que actúa sobre las válvulas para dejar pasar el aceite a la unidad oleoneumática. El aumento de presión en el elemento de rueda obliga a desplazar el pistón que, al empujar al brazo de suspensión, hace subir nuevamente la carrocería. Este movimiento ascendente suprime la torsión de la barra de acoplamiento y la lengüeta vuelve a su posición primitiva hasta que la carrocería alcance el nivel establecido; en ese momento se cierran las válvulas del nivelador.
Cuando la rueda baje o la carrocería suba por efecto de la disminución de la carga en la misma, se produce un efecto contrario en la torsión de la barra de acoplamiento (7) que mueve la lengüeta (9) y las válvulas del nivelador en sentido contrario, dejando paso a la presión de aceite en los elementos de la rueda hacia el depósito, con lo cual, al disminuir la presión en el interior del cilindro, la carrocería baja, eliminando la torsión y cerrando nuevamente las válvulas del nivelador cuando ha alcanzado la altura establecida.
El cerrojo (4) (también conocida como válvula anticaida) tiene la misión de aislar a los elementos de suspensión a motor parado para que no pierdan aceite o presión cuando el vehículo se encuentre estacionado. Este dispositivo se cierra manualmente desde el tablero de mandos por medio de la palanca (8) y se abre automáticamente al pisar el pedal de embrague.
Mando manual de nivel
Para establecer los distintos niveles de altura en la carrocería se dispone de una palanca al alcance del conductor que acciona el nivelador en uno u otro sentido, para aumentar o disminuir la presión en los cilindros de suspensión.
Este sistema de nivelación manual permite, además, poder cambiar las ruedas sin necesidad de utilizar el gato hidráulico. Para ello se sube la carrocería al máximo, aumentando la presión en sus elementos de suspensión; en esta posición, se coloca un calzo en el lado de la rueda a cambiar y se quita la presión, con lo cual, la carrocería tenderá a bajar, pero como no puede hacerlo por estar calzada, será la rueda la que suba, quedando libre para ser reemplazada.
Depósito de aceite
Este depósito, constituido por un recipiente de chapa con una capacidad aproximada de 3 L. lleva interiormente dos filtros de malla fina, situados, uno de ellos, a la salida de aspiración de la bomba y, el otro, a la entrada del líquido de retorno del circuito, con el fin de mantener constantemente purificado el aceite que circula por los elementos del circuito.
La capacidad total del circuito, incluido el depósito, es de unos 6,5 a 7 litros. El líquido, en el interior del depósito, debe mantenerse a un nivel determinado, con capacidad suficiente para mantener la presión en los elementos de suspensión y debe dejar espacio libre para el líquido de retorno; éstos límites están entre 1,5 L como máximo y 1 L como mínimo, indicados en el depósito de forma visible.
Bomba de alta presión
Se trata de una bomba mecánica que es arrastrada por el motor mediante una correa. Aspira el líquido hidráulico contenido en el depósito para enviarlo a presión a los elementos. La bomba de alta presión esta formada por 5 o 6 pistones de aspiración central, dispuestos circularmente, accionados por un plato oscilante. Los cilindros están mecanizados directamente en el cuerpo de la bomba
Acumulador de presión
El acumulador sirve para alojar en su interior una reserva de liquido hidráulico a presión. Esta reserva de presión sirve para suministrar liquido hidráulico rápidamente cuando exista una demanda por el circuito de suspensión. La existencia del acumulador sirve para mejorar la elasticidad de funcionamiento del circuito, ya que asume los choques hidráulicos de la utilización. Ademas, descarga de trabajo a la bomba, permitiendo márgenes de reposo evitando fases frecuentes de conjunción y de disyunción.
Este elemento está constituido en su parte superior, por una esfera (1) de chapa embutida (fig. inferior) con dos cámaras (A) y (B) separadas por una membrana elástica (2). La cámara superior (A) contiene gas nitrógeno a una presión de 60 kgf/cm2 y en la inferior (B), unida por un racor (3) al cuerpo de regulación, se aloja el aceite de reserva mandado por la bomba de alta presión.
Conjuntor-disyuntor (regulador de presión)
Este regulador esta constituida por dos válvulas cuyos muelles van tarados a la presión de trabajo. Esta se debe situar entre los 145 bar, presión mínima necesaria, y los 170 bar, presión máxima que satura el volumen de almacenaje del acumulador.
El conjuntor-disyuntor divide su funcionamiento en dos fases:
- Fase de disyunción: en esta fase, la presión es superior a 170 bar. En este momento la presión interna vence la fuerza de los muelles y cierra la alimentación de caudal. El caudal de liquido llega desde la bomba por la acción de la válvula y se deriva al depósito mientras la utilización queda aislada.Mientras se va consumiendo el liquido, el regulador permanece en esta posición hasta que disminuye a la presión mínima de tarado, aproximadamente 145 bar.
- Fase de conjunción: en esta fase, las cámaras A y B alcanzan una presión de 145 ± 5 bar. En este momento, el regulador cambia de posición. Se comunica la alimentación de la bomba con la utilización. La salida hacia el depósito queda cerrada.
Funcionamiento
El cuerpo inferior (fig. inferior) contiene el circuito de regulación (conjuntor-disyuntor), cuyo funcionamiento consiste esencialmente en mantener la presión en el acumulador dentro de los límites establecidos. El líquido a alta presión procedente de la bomba entra por un orificio, levantado la válvula (2) pasando el líquido a presión a la parte baja del acumulador, aumentando la presión en el mismo y en "el circuito de utilización". Cuando la presión aumenta por encima del límite establecido, empuja la válvula (3) venciendo el resorte (4), con lo cual el líquido regresa al depósito. La válvula (5) y el resorte (6) mantienen el circuito a la presión establecida, haciendo que el líquido mandado por la bomba pase directamente al depósito cuando en el circuito exista la presión correcta.
Válvula niveladora (corrector de alturas)
Esta válvula mantiene constante la altura del vehículo con respecto al suelo independientemente de la carga de que este disponga. El corrector de alturas es una válvula distribuidora de tres vías con las siguientes posiciones:
- Utilización con admisión, comunica los cilindros de suspensión con la fuente de alta presión.
- Utilización con escape, comunica los cilindros de suspensión con el depósito.
- Utilización aislada de admisión y escape, distribuidor en posición neutra.
La válvula niveladora (fig. inferior) está constituido por una válvula de corredera (1) que permite poner en comunicación la instalación del circuito con los elementos de suspensión (acumulador-unidades oleoneumáticas), los elementos de suspensión con la descarga al depósito y mantener la presión en el interior de los elementos de suspensión.
Las cámaras (C) y (D), aisladas con unas membranas elásticas (2), se encuentran llenas de líquido procedente de las fugas existentes entre el eje distribuidor y el cilindro en sus desplazamientos de funcionamiento, intercomunicadas entre sí y con salida de retorno al depósito.
Válvula anticaída
Esta constituida por un cilindro en el que se encuentra alojado un pistón con su correspondiente muelle tarado. Su función es evitar que en una parada prolongada de vehiculo, este pierda presión a través de los correctores de altura y el dosificador de frenos.
Cuando la válvula esta en reposo, el eje es empujado por su muelle y por la propia presión de suspensión sobre su asiento, cerrando la comunicación entre corrector y cilindro.
De este modo se produce en el eje delantero aislamiento entre la suspensión y el corrector de altura delantero, y en el eje trasero, aislamiento entre la suspensión y el corrector de altura y el dosificador de frenos.
