2.3. Estabilidad

Video resumen 2.3. Estabilidad

ASI FUNCIONA EL AUTOMOVIL (II) - 2.3. Estabilidad

En el capítulo o módulo 1.3 del nivel 1 de este tema de estabilidad, se explicaron dos tendencias genéricas de pérdida de trayectoria en curva al límite de adherencia, sobreviraje y subviraje.

Las razones de estos comportamientos son diversas, entre las más relevantes están cuales son las ruedas motrices y el reparto de pesos, con influencia del diseño y tarado de las suspensiones.

En automóviles con cuatro, cinco o más plazas las alteraciones de reparto de pesos entre ejes pueden ser muy variables, por lo que el comportamiento se ve sensiblemente afectado según la ocupación.

La presión de los neumáticos también afecta en la estabilidad, como se explicó en el capítulo 1.20.3 al describir la deriva de los neumáticos y sus efectos sobre la estabilidad, se comenta también al final.

En este capítulo se retoman los efectos del sobreviraje y subviraje añadiendo su relación con las ruedas motrices e implantación técnica, incorporando otra pérdida de adherencia en curva al límite de adherencia, es cuando deslizan las cuatro ruedas a la vez, comportamiento neutro, indicando su implantación técnica genérica.

También se relaciona el comportamiento en curva y su posible compensación con el diseño de la suspensión, especialmente con el diámetro, o eficiencia, de las barras estabilizadoras antibalanceo, que ya se anticipó en el capítulo 1.21.2 de suspensión y también la presión de los neumáticos.

Corrección de sobreviraje y subviraje con tracción (delantera) y propulsión (tracción trasera)

La estabilidad en curva del automóvil es distinto si se acelera o decelera, pues además de alterarse el reparto dinámico de pesos entre los eje y lados, los efectos de las fuerzas de los neumáticos de las ruedas motrices en la huella invierten sus direcciones, hacia adelante al acelerar y hacia atrás al decelerar.

Para las explicaciones consideramos que los comportamientos en curva se producen en aceleración mantenida, al detectar el conductor la pérdida de trayectoria ha de actuar para recuperarla.

Se ve el comportamiento de dos automóviles trazando una curva al límite de adherencia, el de la izquierda presenta sobreviraje y el de la derecha subviraje:

Sobreviraje

  • Implica que al límite de adherencia son las ruedas traseras las que deslizan, trazando el automóvil un recorrido de menor radio que la curva, sobre giro o sobreviraje
  • Cuando el sobreviraje hace que el automóvil gire sobre sí mismo 180º o más se dice en el argot automovilístico que ha hecho un “trompo”

Subviraje

  • Es cuando al límite de adherencia deslizan las ruedas delanteras, el trazado que toma el automóvil tiene un radio mayor que la curva, y tiende además a seguir una trayectoria más o menos tangencial desde que deslizan las ruedas delanteras, gira menos sub giro o subviraje
  • Cuanto mayor sea el subviraje la trayectoria tangencial es más marcada, se dice que el automóvil “sigue recto” en la curva

Corrección del sobreviraje

Con propulsión o tracción trasera

  • Si las ruedas que deslizan son las traseras motrices, en la huella se suman dos fuerzas; la de aceleración y la de apoyo lateral cuya resultante provoca el sobreviraje
  • Para corregir se decelera y así eliminar, reducir o invertir la fuerza motriz en las ruedas traseras, y a la vez se gira el volante en sentido contrario, contravolante, para recuperar la trayectoria
  • Una vez logrado se actúa igual si se repite el sobreviraje
  • Estas maniobras requieren coordinación en las actuaciones, habilidades de conducción

Con tracción (delantera)

  • Al deslizar las ruedas traseras, que no son motrices, no se ha de decelerar, en todo caso controlar la aceleración, y se hace contravolante para recuperar la trayectoria a la vez que las ruedas motrices delanteras marcan la dirección que indica el volante
  • También son maniobras coordinadas que requieren ciertas habilidades de conducción

Corrección del subviraje

  • Con propulsión o tracción; se decelera para que el aumento de peso en las ruedas delanteras que han deslizado permita recuperar adherencia
  • Se mejora la corrección reduciendo el ángulo de giro del volante, al facilitar la adherencia transversal de los neumáticos por el menor giro direccional sobre el suelo, pero no es una maniobra intuitiva pues da la sensación de aumentar la tendencia a seguir recto
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Con la incorporación al sistema antibloqueo de ruedas ABS de los controles de tracción en aceleración (CTA) y de estabilidad y trayectoria en curva (CETC), la pérdida de trayectoria se auto corrige sin requerir la intervención del conductor, si la adherencia en la huella es suficiente.

Los efectos de sobreviraje y subviraje con estos controles no se llegan a manifestar, o bastante menos, pero se aprecia su intervención en la conducción por las actuaciones de auto corrección al producirse, proporcionalmente a la tendencia a salirse el coche de la trayectoria.

Estos sistemas se presentaron en el módulo 25 del nivel 1, y se completaran en el nivel 2.

Pérdida de trayectoria en curva; neutro

Se ha explicado la estabilidad en curva al límite de adherencia al deslizar las ruedas traseras o delanteras, sobreviraje y subviraje, pero el automóvil tiene cuatro ruedas por lo que hay otra posibilidad de pérdida de adherencia.

Si deslizan en curva simultáneamente las cuatro ruedas el automóvil se sale de la curva al seguir una trayectoria de mayor radio.

Este comportamiento en curva no se puede corregir, pero hay dos posibles acciones para recuperar la trayectoria:

  • Dejar de acelerar para que al disminuir la velocidad se recupere el equilibrio
  • Si se produce el deslizamiento neutro a velocidad elevada o piso de baja adherencia, el hecho de decelerar puede derivar en sobreviraje que si es corregible con contravolante si el conductor lo sabe hacer
  • Estas actuaciones que se explican seguidamente se utilizan en competición
  • Si el piloto prevé que en la curva que va a tomar el automóvil se va a producir el comportamiento neutro, gira el volante en sentido contrario a la curva justo antes de entrar para seguidamente girar de nuevo el volante en la dirección de la curva, las inercias acumuladas hacen que se produzca sobreviraje, que el piloto compensa con contravolante y control del acelerador
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El deslizamiento a la vez de las cuatro ruedas en curva al límite de adherencia no es el comportamiento más habitual, es genérico en automóviles con cuatro ruedas motrices.

Seguidamente se asocian los comportamientos en curva al límite de adherencia con las implantaciones técnicas, y en el resumen repaso se detalla el elemento de suspensión que más afecta, así como la presión de los neumáticos.

Hay relación entre diversos aspectos, componentes y órganos del automóvil que interaccionan en los resultados de su estabilidad; implantación técnica, reparto de pesos, ruedas motrices, tipos y dimensiones de las ruedas y suspensión son los más influyentes, en cuyos capítulos de los tres niveles se comentan las interrelaciones.

Relación entre la implantación técnica y la estabilidad en curva

Hay muchos aspectos relacionados con el comportamiento del automóvil en curva al límite de adherencia, pero cada una de estas pérdidas de trayectoria está relacionada genéricamente con cuales son las ruedas motrices.

Ya se ha comentado que se parte de la situación en que el automóvil entra en la curva con aceleración mantenida, más o menos, y entonces se produce el deslizamiento de las ruedas traseras, sobreviraje, de las delanteras, subviraje, o de las cuatro o neutro.

Implantaciones y sobreviraje (deslizamiento de las ruedas traseras al límite de adherencia en curva); es la tendencia genérica con ruedas traseras motrices, propulsión (tracción trasera).

Se representan tres implantaciones con las ruedas traseras motrices:

Motor longitudinal central y propulsión

  • El diferencial está integrado en la caja de cambios
  • Hay un buen reparto de pesos, más detrás que delante, y con escasa variación al ser un coupé de dos plazas, por lo que la ocupación no altera su comportamiento en curva al límite de adherencia de cierto sobreviraje

Motor longitudinal delantero y propulsión

  • Hay más peso delante que detrás por lo que en vacío la tendencia al sobreviraje es mayor pues con más peso sobre el eje motriz hay más adherencia
  • Se explicó en el capítulo 2.2.1 que colocando el motor más hacia atrás, acortando el árbol de transmisión, se mejora el reparto de pesos lo que reduce la tendencia al sobreviraje, que se mantiene
  • Al tener cinco plazas el comportamiento en curva se va alterando según se ocupan y el peso del equipaje, es un coche de tres volúmenes

Motor longitudinal trasero por detrás del eje “colgado” y propulsión

  • El diferencial está en la caja de cambios
  • Es un automóvil de dos volúmenes
  • Hay mucho peso en las ruedas motrices, lo que favorece la capacidad motriz en recta, pero al estar el motor tras el eje implica que su inercia en curva provoque bastante tendencia al sobreviraje
  • Con la ocupación, hasta cinco plazas, y equipaje generalmente se puede reducir algo la tendencia al sobreviraje

Implantaciones y subviraje (deslizamiento de las ruedas delanteras al límite de adherencia en curva); es el deslizamiento genérico que se produce con las ruedas delanteras motrices.

Se ven tres implantaciones con tracción (delantera):

Motor transversal delantero y tracción (delantera)

  • El diferencial está integrado en la caja de cambios
  • El mayor peso recae más o menos centrado sobre las ruedas delanteras motrices
  • El efecto del peso delante y la fuerza motriz induce subviraje, que se va mitigando con la ocupación al ir aumentado el peso sobre las ruedas traseras en este coche de tres volúmenes, cinco plazas y buen maletero

Motor delantero longitudinal central o por detrás del eje (delantero)

  • El diferencial está en la caja de cambios
  • Hay más peso delante pero relativamente equilibrado al estar el motor detrás del eje
  • El comportamiento es de subviraje que se va alterando según se ocupan las cinco plazas y el maletero de este automóvil de dos volúmenes

Motor longitudinal delantero por delante del eje y tracción (delantera)

  • Diferencial en la caja de cambios o junto a esta
  • Hay bastante peso sobre las ruedas delanteras, incluso polarizado por ir el motor delante de estas
  • El comportamiento en curva es sensiblemente subvirador para irse suavizando con la ocupación, caben cinco personas y tiene buen maletero, la carrocería es de tres volúmenes

Implantaciones y neutro (al límite de adherencia en curva deslizan las cuatro ruedas); es la tendencia genérica en automóviles con cuatro ruedas motrices 4×4.

Los tres coches que se ven tienen 4×4 con distintas implantaciones.

Los sistemas 4×4 se presentaron en el capítulo 1.22.1, y se desarrollan más en los capítulos 22 de este nivel y el siguiente:

Motor longitudinal central y 4×4

  • El diferencial trasero está en la caja de cambios, y desde este se pasa por un árbol de transmisión el par a las ruedas delanteras
  • En este coche es motriz permanente el eje trasero, propulsión, y el delantero, tracción, es auto conectable de forma variable adaptativa
  • La tendencia neutra en curva es variable por el reparto de pesos y de par entre los ejes, y se mantiene al ser un coupé de dos plazas

Motor longitudinal delantero y 4×4

  • En este todoterreno la transmisión integral es permanente a las cuatro ruedas mediante un diferencial central autoblocante torsen, que mantiene reparto de par entre los ejes, aunque las ruedas de uno u otro deslicen
  • Por el reparto de pesos y 4×4 permanente es el que más tiende a mantener el comportamiento neutro con cierto posible subviraje complementario

Motor longitudinal trasero por detrás del eje “colgado” y 4×4

  • Desde el diferencial trasero en la caja de cambios se transmite de forma variable autoconectable parte de par a las ruedas delanteras
  • Por el reparto de pesos la tendencia al sobreviraje se mantiene más reducida por el 4×4
  • Es un coupé 2+2 con poca variación del reparto de pesos

Las implantaciones que presentan más tendencia a sus comportamientos genéricos son estas:

  • Sobreviraje; ruedas traseras motrices con motor trasero longitudinal por detrás del eje
  • Subviraje; ruedas delanteras motrices con motor delantero longitudinal por delante del eje
  • Neutro; 4×4 permanente con motor central
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La relación entre las tendencias de estabilidad en curva se puede alterar, como se ha dicho, por el diseño de otros componentes del automóvil que afectan.

También la forma de conducir puede compensar, corregir o inducir efectos para lograr adaptar el comportamiento a lo que se busca, sobre todo en competición.

Todo esto sin contar con la intervención de los sistemas electrónicos de seguridad activa o primaria con el ABS como base (capítulos 25 de los dos niveles).

Resumen repaso 

Estabilidad en curva al límite de adherencia y correcciones

Sobreviraje:

  • Deslizan antes las ruedas traseras al límite de adherencia en curva, pudiendo llegar a producirse un trompo
  • Es un comportamiento genérico en automóviles con propulsión (tracción trasera)
  • Corrección; con las ruedas motrices traseras se corrige con contravolante y decelerando

Subviraje:

  • Son las ruedas delanteras las que antes deslizan en curva al límite de adherencia, el coche tiende a seguir una trayectoria tangencial desde que las ruedas delanteras pierden adherencia
  • Genéricamente este comportamiento se da en coches con tracción (delantera)
  • Para corregir se decelera, aumentando el peso delante lo que favorece recuperar la trayectoria
  • Se mejoran los resultados si se reduce el giro del volante, lo que no es intuitivo pues parece que el coche va a abrir más la curva, cuando en realidad permite aprovechar mejor la adherencia de las ruedas delanteras al suavizar su ángulo de giro

Neutro:

  • Deslizan a la vez las cuatro ruedas, traza el automóvil una curva de mayor radio saliéndose hacia el exterior
  • Es la tendencia genérica en curva de automóviles con las cuatro ruedas motrices
  • Corrección; no es posible, se decelera para tratar de que se equilibre el coche o se induzca cierto sobreviraje que si se puede corregir
  • Es factible provocar sobreviraje girando el volante antes de entrar en la curva en sentido contrario y luego en el de la curva, al producirse el sobrevirar se corrige
  • Requiere habilidades de conducción
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Compensación de la tendencia genérica en curva

Con el diámetro de las estabilizadoras

Las estabilizadoras reducen la inclinación del automóvil en las curvas.

Cuanto mayor sea su efecto, proporcional al diámetro, menos flexibilidad lateral de la suspensión del automóvil, lo que exige más adherencia de los neumáticos.

Si se aumenta el diámetro de la estabilizadora de un eje con respecto al otro, la de mayor grosor implica que las ruedas de ese eje necesitan más adherencia de sus neumáticos, incrementando la tendencia al deslazamiento de las ruedas de ese eje.

Veamos esta solución en automóviles con diferentes implantaciones:

Motor transversal central y propulsión

  • Con tendencia al sobreviraje; si se aumenta el diámetro de la estabilizadora delantera con relación a la trasera se induce cierta tendencia al subviraje que reduce el sobreviraje
  • Es un coupé de dos plazas

Motor longitudinal delantero y propulsión

  • Tiene a sobrevirar en curva y se compensa parcialmente con estabilizadora delantera de más diámetro que la trasera
  • Es un cabriolet de cuatro plazas

Motor longitudinal trasero por detrás del eje “colgado” y propulsión

  • La tendencia es marcadamente de sobreviraje, que se puede reducir más o menos con bastante más diámetro de estabilizadora delante que detrás
  • Es un descapotable de 2+2 plazas
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Motor transversal delantero y tracción

  • Tendencia al subviraje, que disminuye con más diámetro de estabilizadora detrás que delante
  • Este automóvil es un dos volúmenes de cuatro o cinco plazas
  • Tiene la particularidad de que la lubricación del motor y caja de cambios es conjunta (se comentó en el capítulo 1.17.2)

Motor longitudinal delantero central y tracción

  • Está el motor detrás del eje delantero; en curva tiende a subvirar lo que se compensa más o menos con estabilizadora de mayor diámetro detrás que delante
  • Este automóvil es un coupé de cuatro o cinco plazas

Motor longitudinal delantero y tracción

  • El motor está “colgado” por delante del eje delantero; su tendencia es bastante subviradora que se trata de compensar con sensible diferencia entre las estabilizadoras, de más diámetro la trasera
  • Es un dos volúmenes de cinco plazas

Motor transversal central y 4×4

  • La tendencia genérica neutra puede tener cierto complemento de sobreviraje, que se podría compensar con más diámetro de la estabilizadora delantera
  • Pero es un automóvil de competición, por lo que lo más probable es que se mantenga cierta tendencia al sobreviraje para que el piloto pueda intervenir

Motor transversal delantero y 4×4

  • Con la transmisión integral mejora el reparto de pesos y de par motor entre ejes
  • Lo más frecuente es que mantenga cierto subviraje dentro de la tendencia neutra, que se compensa con algo mayor diámetro de la estabilizadora trasera con respecto a la delantera
  • Es un monovolumen compacto de cuatro o cinco plazas, también se podría considerar un SUV

Motor longitudinal trasero y propulsión

  • El motor va por detrás del eje, “colgado”; el reparto desigual de pesos entre ejes, incluso con la transmisión delantera, mantiene tendencia al sobreviraje parcialmente compensada con la neutra, lo que se equilibra con más diámetro de la estabilizadora delantera que la trasera
  • Es un coupé 2+2

Con la presión de los neumáticos

También es posible modificar en cierta medida la tendencia genérica en curva con la presión de los neumáticos; con más presión se obtiene mejor aprovechamiento de la adherencia en curva y menos deriva (explicado en el capítulo 1.20.3):

  • Para reducir el sobreviraje se aumenta la presión en los neumáticos traseros, y el subviraje se reduce con más presión en los delanteros.
  • Son alteraciones que tienen otros efectos que se han de tener en cuenta si se hace, entre estas circulando con viento lateral (capitulo 1.20.3)

Las explicaciones tratan de ofrecer de forma didáctica los conceptos para ir entendiendo las causas, efectos y relaciones entre los componentes del automóvil, en este caso relacionadas con la estabilidad.

Con respecto a los comportamientos en curva, se pueden alterar con el tarado de las suspensiones cuando la adherencia es buena, pero si se reduce, por ejemplo, en mojado, las tendencias genéricas se producen más fielmente.

El conductor, si sabe, puede jugar con las inercias para mantener control del automóvil, lo que es trascendental en competición.

En carretera hace tiempo que la estabilidad del automóvil está controlada por los sistemas electrónicos derivados del ABS, lo que puede apreciar el conductor es la interacción de correcciones y actuaciones sobre los frenos, acelerador y dirección, en muchos casos con informaciones complementarias por testigos en el cuadro.

Estos sistemas pueden hacer sus funciones si la adherencia entre neumáticos y suelo es suficiente, los amortiguadora son efectivos y los frenos son eficientes.

Si se conduce demasiado rápido para la adherencia disponible puede que no sea posible recuperar el control.

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