DISEÑO INDUSTRIAL (diseños 2006 - 2008)

INTRODUCCIÓN

Por Cristian G. González


Diseñado para vehículos que transitan diferentes tipos de rutas, desde rugosas y deterioradas, con baches leves hasta lisas de alta velocidad. El caso presentado ha sido especialmente diseñado para el uso motociclístico pero que por sus características puede ser utilizado en el transporte automotriz. El mismo ha sido llevado a prueba en un caso práctico en una motocicleta diseñada y construida por mi persona.
El constante conflicto que suele presentarse a la hora del diseño y elección de una suspensión  de un vehículo es que debe optarse o bien por una suspensión blanda por lo general con alto recorrido (para elevar el confort en desmedro de la estabilidad y con la desventaja de que ante la carga del vehículo o situaciones extremas hacen tope fácilmente) o bien por una dura ( que por lo general es de menor recorrido también) en desmedro del confort pero con ganancia en la estabilidad y desventaja de limitación en terrenos dificultosos, o, como es habitual, la elección de una dureza y recorrido intermedios para lograr un mejor compromiso entre confort y estabilidad a alta velocidad, pero no obteniendo el máximo de beneficios de cada uno de estos fines buscados.


Para lograr en realidad la suspensión ideal, necesitamos un nuevo sistema que no se limite rígidamente a la elección de durezas y recorridos. Es necesario que la misma tenga un funcionamiento blando en un principio para lograr suavidad pero ir endureciéndose a medida que el obstáculo a vencer sea mayor. Situación que no se logra con las suspensiones convencionales. 
La solución más común pero también limitada es realizar un resorte con las espirales de diferente paso, para de esa manera variar la longitud del alambre a torsionar (funcionamiento del resorte) y de esta manera variar la dureza en diferentes sectores del resorte, comprimiéndose más rápidamente la parte blanda para luego seguir actuando la más dura, pero esa solución también encuentra una limitación ya que no se logra toda la progresividad necesaria ante circunstancias extremas. Como ventaja esta solución es la más simple de llevar a cabo pero también tenemos como desventaja que la pérdida de resiliencia del material que compone el resorte, debido a su uso continuo, modifica sensiblemente el funcionamiento que tuvo a la salida de fábrica.
Luego fue inventado un sistema para lograr la progresividad por el medio mecánico, muy conocido en el mundo de la motocicleta por las llamadas “bieletas de progresividad”, suspensión famosa por ser utilizada tanto en motocross como en superbike, este sistema suele ser combinado con el del resorte de paso variable en sus espiras para optimizar el fin buscado. La dispocisión de este sistema  suele ubicar al conjunto amortiguador-resorte en forma vertical. En este nuevo caso la pérdida de resiliencia del material que compone el resorte, debido a su uso continuo, no modifica sensiblemente el funcionamiento que tuvo a la salida de fábrica el sistema ya que la curva de progresividad es definida en mayor grado por el sistema mecánico que por el resorte en si mismo, aunque por supuesto se nota una diferencia, no es tan notorio como en el caso sin bieletas.

DESCRIPCIÓN DE LA SUSPENSIÓN PROGRESIVA CGG®

El “Sistema de Suspensión Progresiva CGG” está basado en un principio de funcionamiento semejante al de bieletas de progresividad por ser mecánico pero con una solución geométrica nueva y que no se ha utilizado anteriormente.

Como se observa en la figura contamos con un pivote que tiene un ángulo aprox. entre sus brazos de 90º y cada uno cuenta con una longitud diferente en una relación cercana a 2:1. En los extremos del mismo vemos los soportes de sujeción al resto de los componentes del sistema progresivo. Tanto el ángulo como la relación entre los brazos varían dependiendo el perfil técnico del vehículo y su tendencia en la conducción.

En el diseño expuesto, el brazo más largo del pivote se ubica un extremo del conjunto amortiguador-resorte, el cuál tiene una dispocisión paralela a una línea imaginaria formada por un trazo que tiene sus extremos en el centro de los soportes de cada brazo. Esta dispocisión no puede ser modificada notoriamente para mantener el correcto funcionamiento del sistema. Manteniendo esta regla el otro extremo del conjunto amortiguador-resorte es soportada por el chasis del vehículo.
Cabe mencionar que el basculante trasero debe contar con una dispocisión relativamente paralela a esta línea imaginaria.
Respecto al pivote corto en el mismo va sujetado una simple barra que transmite el movimiento del basculante. Esta barra hace las veces de vínculo entre el basculante en uno de sus extremos y el brazo corto del pivote en el otro. Esta barra está dividida en dos partes unidas entre sí con rosca para poder variar su longitud y de esta manera modificar sensiblemente la altura del vehículo sin con ello alterar las características de dureza del sistema progresivo.


FUNCIONAMIENTO

Para comprender el funcionamiento es necesario analizar mínimamente al sistema en unas tres pocisiones diferentes y dos movimientos, una pocisión en reposo, una intermedia y la última comprimida casi en su totalidad. Y vamos a definir un ángulo entre las tres pocisiones situaciones de unos 20º.
Es importante que fijemos la atención en el recorrido realizado entre cada punto por el extremo del brazo más largo del pivote, el que comprime el conjunto amortiguador-resorte.

Antes de comenzar el análisis debemos refrescar el fin buscado, o sea el de lograr un sistema blando progresivamente más duro y esto se logra haciendo que el pivote a medida que avanza cierta cantidad de grados realice un recorrido cada vez mayor en el conjunto amortiguador-resorte.
 En el análisis iremos descomponiendo este recorrido en dos, uno exactamente paralelo al conjunto amortiguador-resorte y el otro a su correspondiente ubicación de 90º con respecto a la componente inicial. A la primera componente la llamaremos A y a la segunda, B.
A los tres puntos o pocisiones les llamaremos 1, 2 y 3 respectivamente a la explicación inicial. Como dijimos entre 1 y 2 tenemos 20º y entre 2 y 3 otros 20º. Los movimientos a analizar es desde 1 a 2 y luego desde 2 a 3.

Análisis 1: cuando el extremo del brazo más largo del pivote avanza 20º (Punto 2) desde 1 a 2, el recorrido al descomponerlo encontramos que A es menor que B, por lo tanto el conjunto amortiguador-resorte se comprime poco (zona blanda)
Análisis 2: cuando el extremo del brazo más largo del pivote avanza otros 20º (Punto 3) desde 2 a 3, el recorrido al descomponerlo encontramos que A es mayor que B, situación opuesta al análisis 1 por lo tanto el conjunto amortiguador-resorte se comprime mucho más para un mismo avance (zona dura)
Digamos que de 1 a 2  encontramos que A < B y que de 2 a 3 se invierte la situación al encontrarnos que A > B.
    Como esta situación es análoga a cada instante deducimos que esta inversión en los valores se produce progresivamente, por lo que mediante esta simple explicación comprendemos cómo es el funcionamiento mecánico de este sistema. Como se comentó en la descripción es bueno combinar este sistema con el resorte con las espirales de diferente paso para lograr un sistema más óptimo.
Este sistema ubica al conjunto amortiguador-resorte en forma horizontal, lo que ayuda a los diseñadores de vehículos a utilizar los espacios en forma diferente, especialmente logrando una reducción en la altura del vehículo, situación muy favorable en los prototipos deportivos que buscan encontrarse lo más cerca del suelo para bajar el centro de gravedad.