La inclinación de los automóviles a la hora de trazar las curvas plantea algunos inconvenientes que afectan a la estabilidad del vehículo. La propia inclinación del vehículo varía la la caída de las ruedas por lo que los neumáticos no apoyan toda la banda de rodadura sobre el filme, de forma que trabajan en malas condiciones manteniendo el contacto con el pavimento con parte del hombro del neumático. Además las suspensiones no trabajan bien, pues las que se sitúan en el interior de las curvas están extendidas y las del exterior están completamente comprimidas. Por otro lado añadir rígidas barras estabilizadoras solucionan en parte estos problemas, pero a costa del confort y de comportamientos bruscos en situaciones limite.
La solución a estos problemas la tienen los denominados sistemas de antibalanceo activo que corrigen la inclinación de la carrocería compensando los efectos del balanceo en el automóvil por acción de la fuerza centrífuga en el trazado de curvas.
Dispositivos de limitación del balanceo
Se utilizan barras estabilizadoras que se colocan tanto en el eje delantero como en el trasero, enlazando los sistemas de suspensión del mismo eje, limitando la diferencia angular entre los brazos derecho e izquierdo oponiéndose a la inclinación del vehículo. A mayor rigidez mayor eficacia antibalanceo y menor flexibilidad y confort.
Sistema Citroën control activo de balanceo (SC/CAR)
Este sistema, aunque independiente, se añade a los efectos producidos por la suspensión Hidractiva. Mantiene la carrocería horizontal, al igual que las ruedas, ganando adherencia y comodidad.
Las leyes de cambio de estado de la suspensión hidractiva han sido adaptadas, con pasos más frecuentes al estado sport, para limitar los movimientos y las amplitudes de cabeceo en una carrocería sobre la que se ha suprimido los movimientos de balanceo.
Estructura
En la figura inferior se muestra un esquema de un sistema de antibalanceo activo. Este sistema cuenta con una barra estabilizadora delantera (1) y otra trasera (2). Cada una de ellas va anclada por un lado a la cuna de la suspensión y por otro lado va unida a un cilindro SCC/CAR (11). La unidad de control electrónico (4) recibe información, mediante sensores, del ángulo de giro y velocidad de giro del volante (5) y de la velocidad del vehículo (6). Con estos datos y con la información del corrector anti-balanceo (7), la unidad electrónica de control ordena la extensión o compresión de los cilindros hidráulicos SCC/CAR incrementando el efecto estabilizador en uno u otro sentido. De esta forma la carrocería se mantiene plana o incluso puede llegar a inclinarse hacia el interior de la curva.
Para dar o liberar presión a los cilindros hidráulicos el sistema dispone, ademas del grupo de presión (bomba, acumulador, deposito) (8), de una esfera SCC/CAR (9) o en algunos casos de una esfera por cada cilindro hidráulico. La corrección activa del balanceo se obtiene con el accionamiento del corrector anti-balanceo (7) que envia o retira liquido de los cilindros del sistema. En el caso de la retirada del líquido del circuito, éste es amortiguado mediante la esfera (9) eliminando así el efecto estabilizador.
Utiliza dos subsistemas independientes para combatir el balanceo:
- Conmutación anticipada entre dos estados de rigidez de la barra estabilizadora.
- Corrección del ángulo de inclinación.
Funcionamiento
En trayectoria recta, el cilindro hidráulico está comunicado con la esfera, así no actúa la barra estabilizadora directamente. Al iniciar una curva se interrumpe esa comunicación y la barra estabilizadora actúa de manera rígida.
Cuando la carrocería se inclina más de 0,3°, el cilindro recibe o expulsa aceite a presión estirándose o encogiéndose, aplicando una fuerza en sentido inverso a la inclinación de la carrocería.
- Disposición de los elementos:
El sistema SC/CAR es un complemento a la suspensión hidractiva, recurre a la gestión electrónica y a la fuerza de la hidráulica para mantener el vehículo en horizontal.
Está formado por una parte electrónica, una hidráulica y otra mecánica.
- La parte eléctrica (figura inferior) está formada por captadores, un calculador con un programa preestablecido y una electroválvula del regulador SC/CAR sobre la que actúa.
- La parte hidráulica está formada por el aceite a presión de la dirección frenos y suspensión. Se constituye (figura inferior) de un cilindro hidráulico delantero izquierdo (5) que une el brazo de suspensión delantero izquierdo y la barra estabilizadora; un cilindro hidráulico trasero derecho (6) que une ese brazo y la barra estabilizadora; una esfera (9) que da elasticidad situada en la parte trasera central formando conjunto con la electroválvula (7) y el regulador (10); Un corrector (4) comandado por bieletas, que provoca el accionamiento de los cilindros para mantener la carrocería en horizontal. Está fijado sobre el puente delantero; y un acumulador de líquido (2) para el propio sistema.
- La parte mecánica del sistema está compuesta de una barra estabilizadora delantera, otra trasera y un conjunto de bieletas y resortes que aseguran la unión entre los dos brazos de suspensión delanteros y corrector SC/CAR.
Mando mecánico del balanceo
Da la orden necesaria para mantener la carrocería horizontal durante una curva.
Los movimientos oscilantes de los brazos se transforman en movimientos rectilíneos mediante las bieletas y una diferencia de 0,3° de los ángulos de los brazos delanteros provoca el movimiento del eje corrector SC/CAR.
Corrector del balanceo
Es el encargado de añadir o retirar el aceite de los cilindros con el fin de equilibrar la carrocería. Sólo debe actuar en solicitaciones importantes para privilegiar el confort.
Es un distribuidor de dos vías que según la posición de su eje pone en comunicación la admisión con la utilización de los cilindros, la utilización de los cilindros con el retorno al depósito o aísla la utilización de los cilindros.
Tren delantero
El cilindro SC/CAR permite inclinar la carrocería con relación al suelo para obtener el comportamiento natural deseado. Éste cilindro une la barra estabilizadora al elemento de suspensión delantero izquierdo asegurada esta unión en el lado derecho mediante una bieleta de longitud fija y en el izquierdo por un elemento de longitud variable.
Hidráulicamente el cilindro puede presentar tres estados diferentes:
- Unido a la esfera de regulador SC/CAR = mayor elasticidad en línea recta.
- Completamente aislado = asegura la rigidez al inicio de la curva.
- En unión con la fuente de presión = mantiene la carrocería horizontal en giros pronunciados.
Tren trasero
El cilindro SC/CAR permite inclinar la carrocería con relación al suelo para obtener el comportamiento natural deseado. La barra estabilizadora está fijada sobre el eje trasero. Éste cilindro une la barra estabilizadora con el brazo de suspensión trasero derecho asegurada esta unión en el lado izquierdo mediante una bieleta de longitud fija y en el derecho por un elemento de longitud variable.
Hidráulicamente el cilindro puede presentar tres estados diferentes:
- Unido a la esfera de regulador SC/CAR = mayor elasticidad en línea recta.
- Completamente aislado = asegura la rigidez al inicio de la curva.
- En unión con la fuente de presión = mantiene la carrocería horizontal en giros pronunciados.
Control de balanceo ARS (Active Roll Stabilization)
En este sistema se sustituye la barra estabilizadora convencional por una barra activa que está formada por dos semibarras conectadas entre sí mediante un motor hidráulico. El efecto de esta barra es el de una barra estabilizadora que se puede ir endureciendo de forma progresiva, es decir si el motor hidráulico permanece en reposo, las dos semibarras se mueven de forma independiente, no afectando al confort.
Cuando el coche entra en una curva, el motor colocado entre las dos semibarras de un mismo eje, actúa ejerciendo la fuerza necesaria para unirlas formando una barra estabilizadora rígida
En el caso de un obstáculo o bache en la calzada, cuando el vehículo no circula en curva, las dos semibarras se mueven de forma independiente.
En la figura inferior se puede ver el esquema de un sistema de control de balanceo ASR, donde tenemos la unidad de control (4) que recibe información de los sensores de la velocidad del vehículo (7), sensor de la posición del acelerador (6) y del ángulo de giro del volante (8). A partir de todos estos parámetros la centralita controla la caja de válvulas (1) que recibe la presión hidráulica de la bomba (9) y la suministra al motor hidráulico (3) que hay entre los dos semibarras estabilizadoras (2) a través de un depósito de expansión (5). En función del paso de estas electroválvulas el motor hidráulico ejercerá mas o menos fuerza entre las semibarras y por tanto les dará mayor o menor rigidez.
Con el vehículo en marcha los sensores mandan la información a las electroválvulas tras detectar la inclinación. Acciona la bomba y permite el paso de líquido a través de éstas hacia los motores hidráulicos con lo que la fuerza entre las barras estabilizadoras va aumentando y la rigidez de la barra estabilizadora también y por lo tanto la suspensión también.
El control de las barras estabilizadoras (delantera y trasera) se hace por separado.
La unidad de control para el ARS esta conectada al CAN tracción del vehículo. Detecta cuando las semibarras están acopladas/desacopladas y cuando se pulsa el pulsador para la activación del ARS.
La barra estabilizadora descapotable posee un actuador hidráulico centrado en la barra en cuyo interior incorpora un acoplamiento de garras, que posibilita el acoplamiento/desacoplamiento de los brazos de la barra estabilizadora.
