Nociones básicas de los sistemas de suspensión neumática e hidroneumática

1. Nicolás Colado.
Instituto Jovellanos. Madrid.
SUSPENSIÓN CON
REGULACIÓN DE ALTURA.
Tema 6. CFSD.

2. SUSPENSIONES ACTIVAS
HIDRONEUMÁTICA
Suspensión con regulación de
altura
1.Suspensión hidroneumática
2.Suspensión neumática
3.Intervención en el sistema

3. • Combina elementos hidráulicos y neumáticos, garantizando:
Una amortiguación suave y elástica
Nivelación de la carrocería de forma automática.
Gran estabilidad y agarre.
30/01/2020 N. Colado 3
1.Suspensión hidroneumática
Introducción

4. 30/01/2020 N. Colado 4
1.Suspensión hidroneumática
Principio de funcionamiento
1. Gas (N2)
2. Liquido (LHM)
3. Esfera y amortiguador
4. Cilindro
5. Brazo de la suspensión
6. Pistón

5. 30/01/2020 N. Colado 5
1.Suspensión hidroneumática
• El elemento elástico es un gas
(nitrógeno), confinado dentro
de una esfera.
• El movimiento de las ruedas
respecto de la carrocería lo
transmite un aceite (LHM)
• La energía de la oscilación se
disipa haciendo pasar este
aceite por un amortiguador.
Principio de funcionamiento

6. 30/01/2020 N. Colado 6
1.Suspensión hidroneumática Principio de funcionamiento
Frente a un cambio de la carga

7. 30/01/2020 N. Colado 7
1.Suspensión hidroneumática
Principio de funcionamiento
Frente a un obstáculo

8.  Ante un obstáculo, el
brazo transmite el
movimiento al pistón, que
comprime el aceite del
cilindro
 El gas se comprime,
cediendo espacio dentro
de la esfera, que es
ocupado por el aceite
 Cuando se supera el
obstáculo, el gas recupera
el volumen perdido
anteriormente y el aceite
retrocede pasando por el
amortiguador
30/01/2020 N. Colado 8
1.Suspensión hidroneumática
Principio de funcionamiento
Frente a un obstáculo

9. 30/01/2020 N. Colado 9
1.Suspensión hidroneumática
Principio de funcionamiento
Lógica de funcionamiento

10. 30/01/2020 N. Colado 10
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
2- ELEMENTOS DE LA
SUSPENSIÓN
1- CIRCUITO HIDRÁULICO
DE ALIMENTACIÓN

11. 30/01/2020 N. Colado 11
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema

12. 30/01/2020 N. Colado 12
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema

13. 1.Suspensión hidroneumática
30/01/2020 N. Colado 13
Elementos constitutivos del sistema
a) Circuito hidráulico de alimentación

14. 30/01/2020 N. Colado 14
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
a) Circuito hidráulico de alimentación
Depósito de aceite

15. • Capacidad aproximada: 3 L.
• Lleva interiormente dos filtros de malla
• Capacidad total del circuito: 7 litros.
30/01/2020 N. Colado 15
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
a) Circuito hidráulico de alimentación
Depósito de aceite

16.  Bomba mecánica arrastrada
por correa.
 Formada por 5 o 6 pistones
de aspiración central,
accionados por un plato
oscilante.
 Los cilindros están
mecanizados en el cuerpo de
la bomba.
30/01/2020 N. Colado 16
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
a) Circuito hidráulico de alimentación
Bomba

17. 30/01/2020 N. Colado 17
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
a) Circuito hidráulico de alimentación
Bomba

18. 30/01/2020 N. Colado 18
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
a) Circuito hidráulico de alimentación
Bomba

19.  Reserva de líquido hidráulico a presión.
 Evita las oscilaciones de presión propias de la
bomba.
 Descarga de trabajo a la bomba, evitando fases
frecuentes de conjunción y disyunción.
30/01/2020 N. Colado 19
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
a) Circuito hidráulico de alimentación
Acumulador

20. • Esfera de chapa
embutida con dos
cámaras (A) y (B)
separadas por una
membrana elástica:
• (A) con gas
nitrógeno a presión.
• (B) unida por un
racor (3) al cuerpo
de regulación, aloja
el aceite de
reserva.
A
B
30/01/2020 N. Colado 20
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
a) Circuito hidráulico de alimentación
Acumulador

21. • Conjuntor – disyuntor: está
constituido por dos válvulas
cuyos muelles van tarados a la
presión de trabajo.
• Presión de trabajo:
• 140 bar de presión mínima.
• 170 bar de presión máxima
que satura el acumulador.
30/01/2020 N. Colado 21
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
a) Circuito hidráulico de alimentación
Conjuntor-disyuntor

22. 30/01/2020 N. Colado 22
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
a) Circuito hidráulico de alimentación
Conjuntor-disyuntor
Fases de funcionamiento del conjuntor-disyuntor
Fase de disyunción: la presión es superior a 170 bar.
 Se cierra la alimentación de caudal.
 El caudal de líquido se deriva al depósito
 Se va consumiendo el fluido hasta que
aproximadamente 145 bar.
Fase de conjunción: las cámaras A y B alcanzan una presión de 140 ± 5 bar.
 El regulador cambia de posición.
 Se comunica la alimentación de la bomba con la utilización.
 La salida hacia el depósito queda cerrada.

23. 30/01/2020 N. Colado 23
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
a) Circuito hidráulico de alimentación
Conjuntor-disyuntor

24. 30/01/2020 N. Colado 24
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
a) Circuito hidráulico de alimentación
Conjuntor-disyuntor

25. A LA SUSPENSIÓN
DELANTERA
A LA SUSPENSIÓN
TRASERA
AL SISTEMA DE
FRENOS
ENTRADA LHM A ALTA
PRESIÓN
30/01/2020 N. Colado 25
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
a) Circuito hidráulico de alimentación
Válvula de seguridad

26. 30/01/2020 N. Colado 26
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
b) Elementos de la suspensión

27. • Uno por cada
rueda, formado
por un cilindro, un
amortiguador y
una esfera de
suspensión.
• Dos correctores
de altura, uno para
el eje delantero y
otro para el eje
trasero.
• Dos válvulas
anticaída.
30/01/2020 N. Colado 27
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
b) Elementos de la suspensión
Bloque de la
suspensión

28. 30/01/2020 N. Colado 28
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
b) Elementos de la suspensión
Esfera

29. • Las esferas son
bloques neumáticos,
similares al
acumulador
principal y
constituyen el
elemento elástico
de la suspensión.
• Tienen dos cámaras
separadas por una
membrana elástica.
30/01/2020 N. Colado 29
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
b) Elementos de la suspensión
Esfera

30.  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.
30/01/2020 N. Colado 30
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
b) Elementos de la suspensión
Esfera
Presión de tarado de las esferas

31.  Frena el paso del fluido, laminándolo, entre el
cilindro y la esfera.
 Esta constituido por:
 Una arandela de acero en cuya periferia se han
efectuado unos orificios.
 Unas válvulas deformables en forma de laminillas
obturan el paso de aceite por los orificios.
 El amortiguador es de doble efecto y va
insertado en el interior de la esfera.
30/01/2020 N. Colado 31
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
b) Elementos de la suspensión
Amortiguador

32. 30/01/2020 N. Colado 32
1.Suspensión hidroneumática
1. Cuerpo
2. Válvula de
laminilla
3. Arandela
4. Orificio de fuga
5. Rivete
6. Orificio
calibrado
Elementos constitutivos del sistema
b) Elementos de la suspensión
Amortiguador

33.  El número de laminillas depende de la carga
soportada por cada eje.
 El eje delantero puede montar un amortiguador
con tres láminas para la compresión y tres para la
extensión.
 El eje trasero, cinco para la compresión y cinco
para la extensión.
 En los modelos más recientes se utilizan
amortiguadores disimétricos. Estos montan
distinto número de láminas para la compresión
y para la extensión.
30/01/2020 N. Colado 33
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
b) Elementos de la suspensión
Amortiguador

34.  Es el encargado de transmitir los movimientos de las ruedas
a través del brazo de suspensión al líquido hidráulico.
 El cilindro alberga:
 El pistón.
 El vástago que se desliza por su interior.
 El líquido a presión.
 Por su parte superior va unido a la esfera de la suspensión, a
la que transmite la presión hidráulica.
30/01/2020 N. Colado 34
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
b) Elementos de la suspensión
Cilindro

35.  Constitución: un cilindro en el que
se encuentra alojado un pistón
con su correspondiente muelle
tarado.
 Función: evitar
que se pierda la
presión del
circuito cuando
está estacionado
Alimentación
de LHM
Suspensión
izquierda
Desde el
corrector
de altura
Hacia el
corrector
de altura
Suspensión
rueda
derecha
30/01/2020 N. Colado 35
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
b) Elementos de la suspensión
Válvula anticaída

36. 30/01/2020 N. Colado 36
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
b) Elementos de la suspensión
Corrector de altura

37. • Es una válvula distribuidora de tres vías que mantiene
constante la altura respecto al suelo independientemente
de la carga, con las siguientes posiciones:
Admisión, comunica los cilindros de suspensión con la
fuente de alta presión.
Escape, comunica los cilindros de suspensión con el
depósito.
Posición neutra, no permite trasiego de fluido
30/01/2020 N. Colado 37
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
b) Elementos de la suspensión
Corrector de altura

38. 30/01/2020 N. Colado 38
1.Suspensión hidroneumática
Elementos constitutivos del sistema
b) Elementos de la suspensión
Corrector de altura

39. 30/01/2020 N. Colado 39
1.Suspensión hidroneumática
Evolución del sistema
Suspensión con regulación de dureza
Pincha en la imagen

40. 30/01/2020 N. Colado 40
1.Suspensión hidroneumática
Evolución del sistema
Suspensión hidractiva
Pincha en la imagen

41. Citroën: Suspensión
hidroneumática1954-2018
30/01/2020 N. Colado 41
1.Suspensión hidroneumática
Pincha en la imagen

42. CITROEN C6: video demostrativo
30/01/2020 N. Colado 42
1.Suspensión hidroneumática Pincha en la imagen

43. 30/01/2020 N. Colado 43
2. Suspensión neumática
Regulando la presión en los fuelles
neumáticos podemos controlar el nivel de la
carrocería.
Generalidades.
Una particularidad de la suspensión
neumática consiste en que la frecuencia
propia de la carrocería se
mantiene casi constante,
independientemente de la carga soportada
por el vehículo.
El elemento elástico es el aire contenido en un fuelle o balona.

44. 30/01/2020 N. Colado 44
2. Suspensión neumática
• Regulación de nivel
• Regulación de dureza
• No hay cambio de la convergencia ni de la caída bajo carga
• Puede soportar mayor carga útil
Generalidades.

45. 30/01/2020 N. Colado 45
2. Suspensión neumática
Generalidades.

46. 30/01/2020 N. Colado 46
2. Suspensión neumática
Generalidades.
Estudiemos el funcionamiento de la suspensión neumática de un
Audi A6, que ofrece las siguientes mejoras respecto a la
suspensión que equipa el modelo convencional:
1. Regulación de altura, tanto automática como manual
- Nivel normal para circulación en ciudad.
- Nivel bajo para altas velocidades,
mejorando así las condiciones dinámicas y
la penetración aerodinámica.
- Nivel alto para circular por el campo a
través y por carreteras en malas
condiciones
2. Regulación automática de la dureza de la amortiguación.

47. 30/01/2020 N. Colado 47
2. Suspensión neumática
Generalidades.

48. 30/01/2020 N. Colado 48
2. Suspensión neumática
Estructura del muelle neumático.
Configuración coaxial con el amortiguador.

49. 30/01/2020 N. Colado 49
2. Suspensión neumática
Estructura del muelle neumático.
Configuración independiente fuelle-amortiguador.

50. 30/01/2020 N. Colado 50
2. Suspensión neumática
Amortiguación.
Los amortiguadores hidráulicos persiguen
disipar la energía absorbida por el fuelle.
De forma general y dentro de
ciertos límites, podemos
afirmar:
• Una gran amortiguación
mejora el comportamiento
dinámico y reduce el confort.
• Una amortiguación leve mejora
el confort y empeora el
comportamiento dinámico.
Masa sustentada
Masa no sustentada

51. 30/01/2020 N. Colado 51
2. Suspensión neumática
Amortiguador bitubo de gas
presurizado
• El cilindro de trabajo tiene dos
cámaras por las que se desliza el
embolo y su varilla
• La cámara auxiliar compensa las
variaciones de volumen causadas
por el movimiento de la varilla.
Amortiguación.
Amortiguador bitubo vs monotubo.
Gas
Aceite

52. 30/01/2020 N. Colado 52
2. Suspensión neumática
Amortiguador monotubo de gas
presurizado
• En este caso la cámara de
trabajo y la
cámara auxiliar forman un solo
tubo.
• Las fluctuaciones del volumen,
causadas por la varilla, se
compensan gracias a la cámara
con gas.
Amortiguación.
Amortiguador bitubo vs monotubo.
Gas
Aceite

53. 30/01/2020 N. Colado 53
2. Suspensión neumática
Amortiguación.
Amortiguador bitubo vs monotubo.

54. 30/01/2020 N. Colado 54
2. Suspensión neumática
• La amortiguación en compresión
suele ser menos intensa que en
tracción.
• Gracias a esto los golpes se
transmiten con mayor atenuación
a la carrocería.
• La energía absorbida es disipada
en la etapa de extensión del
amortiguador.
• Este tarado presenta desventajas
si las irregularidades del
pavimento se suceden con rapidez
(suelo de cemento, por ejemplo),
ya no queda suficiente tiempo
para la extensión.
Amortiguación.

55. 30/01/2020 N. Colado 55
2. Suspensión neumática
Para mantener la dureza de la
amortiguación constante,
independientemente de la carga
soportada por el vehículo, el
Audi A6 con regulación de
nivel, monta amortiguadores
PDC (pneumatic dumping
control), con capacidad de
laminado del aceite variable
Amortiguación PDC.

56. 30/01/2020 N. Colado 56
2. Suspensión neumática
• La modificación de la dureza se
realiza por medio de una válvula
PDC en el amortiguador.
• Esta válvula se comunica con el
muelle neumático mediante un
conducto flexible.
• Gracias a este conducto, mide la
presión de interior de la balona,
que da idea de la carga
soportada por el vehículo.
Amortiguación PDC.

57. 30/01/2020 N. Colado 57
2. Suspensión neumática
Laminación débil Laminación fuerte
Amortiguación PDC.

58. 30/01/2020 N. Colado 58
2. Suspensión neumática
Regulación de nivel.
Los elementos que forman el equipo
de regulación de nivel son:
• Los amortiguadores PDC.
• El grupo de alimentación de aire
(compresor, deshidratador,
válvulas reguladoras y unidad de
control).
• Un sensor de nivel del
instantáneo del vehículo

59. 30/01/2020 N. Colado 59
2. Suspensión neumática
Componentes del sistema neumático.
Una caja insonorizante de espuma
de poliuretano, PUR, agrupa los
elementos:
• Compresor con deshidratador
integrado y válvula de descarga.
• Válvulas de cierre transversal.
• Unidad de control.
• Relé de control del compresor.
Todos estos componentes van
encapsulados dentro de una caja
De espuma de poliuretano (PUR).
Grupo de alimentación de aire.

60. 30/01/2020 N. Colado 60
2. Suspensión neumática
Componentes del sistema neumático.
Grupo de alimentación de aire.

61. 30/01/2020 N. Colado 61
2. Suspensión neumática
Componentes del sistema neumático.
Esquema electro-neumático.

62. 30/01/2020 N. Colado 62
2. Suspensión neumática
• Compresor de émbolo alternativo, accionado por un motor eléctrico.
• Incorpora un filtro deshidratador regenerativo (sin mantenimiento).
• Durante la regeneración del filtro, circula por él un flujo de aire ya
desecado, que absorbe la humedad y la expulsa al exterior
Componentes del sistema neumático.
Compresor.

63. 30/01/2020 N. Colado 63
2. Suspensión neumática
• Son de tipo 2/2 normalmente cerradas.
• Impiden que en una curva el cojín exterior descargue su presión en
el interior.
Componentes del sistema neumático.
Electroválvulas de control de los cojines neumáticos

64. 30/01/2020 N. Colado 64
2. Suspensión neumática
Para saber el nivel del
vehículo se emplea un
sensor gniométrico sin
contacto, que determina
la posición del eje
respecto de la carrocería.
Componentes del sistema neumático.
Sensor de nivel.

65. 30/01/2020 N. Colado 65
2. Suspensión neumática
• Regula, diagnostica y memoriza los fallos del sistema.
• Registra constantemente la señal del sensor de nivel para determinar
la posición del vehículo.
• Compara el dato con sus bancos de memoria y corrige la presión de los
cojines si es necesario.
Componentes del sistema neumático.
Unidad de control (UCE).

66. 30/01/2020 N. Colado 66
2. Suspensión neumática
• Luce continuamente: el
sistema está averiado
o desconectado.
• Parpadea: durante el
diagnostico al arrancar.
Componentes del sistema neumático.
Testigo del sistema.

67. 30/01/2020 N. Colado 67
2. Suspensión neumática
Con el vehículo circulando, ciertas correcciones de nivel pueden hacerse automáticamente.
Componentes del sistema neumático.
Botonería de control.

68. 30/01/2020 N. Colado 68
2. Suspensión neumática
Justificación en el vehículo industrial

69. 30/01/2020 N. Colado 69
2. Suspensión neumática
Justificación en el vehículo industrial
Pincha en la imagen

70. 30/01/2020 N. Colado 70
2. Suspensión neumática
Justificación en el vehículo industrial
Pincha en la imagen

71. En esta suspensión,
intercalamos entre el bastidor
y los brazos de la suspensión un
resorte neumático que hace las
veces de elemento elástico
30/01/2020 N. Colado 71
2. Suspensión neumática
Justificación en el vehículo industrial

72. • Los vehículos equipados con suspensión neumática también pueden
equipar frenos neumáticos.
30/01/2020 N. Colado 72
2. Suspensión neumática
Justificación en el vehículo industrial

73. 30/01/2020 N. Colado 73
2. Suspensión neumática
Justificación en el vehículo industrial
Disposición de elementos.
Esquema neumático de la suspensión.

74. Disposiciones de la SUSPENSIÓN NEUMÁTICA: con dos fuelles por rueda
30/01/2020 N. Colado 74
2. Suspensión neumática
Justificación en el vehículo industrial
Disposición de elementos.

75. Disposiciones de la SUSPENSIÓN NEUMÁTICA: con dos fuelles por rueda
30/01/2020 N. Colado 75
2. Suspensión neumática
Justificación en el vehículo industrial
Disposición de elementos.

76. Disposiciones de la SUSPENSIÓN NEUMÁTICA: con dos fuelles por eje
30/01/2020 N. Colado 76
2. Suspensión neumática
Justificación en el vehículo industrial
Disposición de elementos.

77. 30/01/2020 N. Colado 77
2. Suspensión neumática
Justificación en el vehículo industrial
Disposición de elementos.

78. 30/01/2020 N. Colado 78
2. Suspensión neumática
1. Bombonas para la
suspensión
2. Depósito húmedo.
3. Válvulas solenoide
4. Idem
5. Manómetro
6. Válvula de nivel
7. Caja de mando
manual
A. Limitador de
presión
B. Válvula de alivio del
depósito húmedo
C. Válv. De alivio del
depósito suspensión
Justificación en el vehículo industrial
Disposición de elementos.

79. La suspensión neumática consta de dos grupos de elementos:
1. Circuito de alimentación.
2. Elementos de la suspensión.
30/01/2020 N. Colado 79
2. Suspensión neumática
Justificación en el vehículo industrial
Disposición de elementos.

80. Suspensión hidroneumática
3. Intervención en el sistema
30/01/2020 N. Colado 80
Sustitución de esferas
Control de niveles
Sustitución de la bomba

81. Suspensión hidroneumática: control del
nivel de líquido LDS (dos videos diferentes)
3. Intervención en el sistema
30/01/2020 N. Colado 81

82. Suspensión hidroneumática: sustitución de una
esfera
3. Intervención en el sistema
30/01/2020 N. Colado 82

83. Suspensión hidroneumática: cambio de la
bomba de alta presión
3. Intervención en el sistema
30/01/2020 N. Colado 83

84. Suspensión neumática.
30/01/2020 N. Colado 84
3. Intervención en el sistema
Cambio de columnas
Cambio de cojines
Cambio de compresor de
aire

85. 30/01/2020 N. Colado 85
3. Intervención en el sistema
Suspensión neumática: cambio de la
columna de la suspensión.

86. Suspensión neumática: cambio de
balonas en vehículo industrial
30/01/2020 N. Colado 86
3. Intervención en el sistema

87. Suspensión neumática: cambio
del compresor de aire
30/01/2020 N. Colado 87
3. Intervención en el sistema