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Estabilidad del vehículo

La estabilidad del automóvil es su capacidad de seguir la trayectoria indicada por el volante en todas las circunstancias de circulación, cuando no es así se producen deslizamientos de ruedas sobre el suelo que implican la pérdida de trayectoria al superarse la adherencia disponible entre neumáticos y piso.

Según la situación, puede ser posible recuperar la trayectoria, depende de muchos factores, el principal es anticiparse a que se produzca por la percepción del conductor, y también contar con ayudas avanzadas a la conducción ADAS.

Se van a ver en este capítulo las diferentes pérdidas trayectoria que afectan a la estabilidad, su relación con la implantación, ruedas motrices, reparto de pesos, neumáticos (adherencia) y suspensión.

Hay sistemas electrónicos de seguridad activa o primaria que ayudan a compensar y corregir la pérdida de trayectoria por deslizamiento de las ruedas sin intervención del conductor, se citan en cada situación los más implicados como anticipo a lo que se explicará en los correspondientes módulos.

Los coches utilizados tienen la implantación y características que corresponden a las explicaciones, y se indican aspectos técnicos de otros temas que se verán con detalle en los respectivos capítulos.

Trayectoria en recta

Marcha mantenida con propulsión y tracción en suelo adherente

El coche de la imagen superior tiene motor delantero transversal y tracción (delantera), es la más implantada, el de la imagen inferior motor longitudinal delantero y propulsión (tracción trasera), esta última es la implantación más utilizada con diferencia en los inicios del automóvil:

  • Se representan las fuerzas de aceleración que transmiten las ruedas motrices de cada automóvil al suelo
  • En las ruedas no motrices no se producen fuerzas sobre el suelo al acelerar
  • Trayectoria, es la ruta que sigue el automóvil según la posición del volante de dirección
  • Se desplazan los automóviles; la trayectoria es correcta, la indicada por el volante, en los dos al no superar las fuerzas motrices la adherencia ruedas – suelo, representada por el círculo de adherencia de los neumáticos en el suelo, amarillo
  • Se representa en ambos coches el centro de gravedad G; en el superior más o menos sobre el eje motriz delantero y en el inferior en la caja de cambios

Marcha mantenida con propulsión y tracción, suelo mojado en un lado

El coche de la imagen superior tiene motor delantero transversal y tracción, el de la inferior motor longitudinal delantero y propulsión:

  • El piso tiene adherencia desigual entre lados, en la imagen superior está mojada la zona derecha de la carretera y en la inferior la izquierda
  • Trayectoria es la ruta que sigue el automóvil según la posición del volante de dirección
  • Se representan las fuerzas que transmiten las ruedas motrices al suelo
  • Se desplazan los automóviles; la adherencia asimétrica en las ruedas motrices induce desvío de trayectoria al superar la fuerza motriz de las ruedas sobre agua la adherencia disponible.
  • Al recibir las ruedas motrices sobre piso mojado más par que la adherencia sobre el suelo, giran sobre si mismas total o parcialmente, es el efecto del diferencial de la transmisión, desviándose el coche hacia el lado de menor adherencia y reduciendo su capacidad de avance
  • El control de tracción en aceleración (CTA) integrado en el antibloqueo de frenos (ABS) trata de evitar esta situación

En caso de que la adherencia sea mínima en un lado, la rueda sobre este piso gira sobre si misma por efecto del diferencial, llevándose toda la velocidad y la otra rueda no gira, el automóvil no avanza.

Si se dispone de diferencial autoblocante o de deslizamiento limitado, se reduce el efecto de deslizamiento de una de las ruedas motrices en aceleración.

Si se produce desvío de trayectoria se puede auto-compensar si el automóvil equipa control de estabilidad y trayectoria en curva (CETC)

Fuerte frenada sobre suelo adherente

El coche de la imagen superior tiene motor delantero transversal y tracción, el de la inferior motor longitudinal delantero y propulsión:

  • Trayectoria es la ruta que sigue el automóvil según la posición del volante de dirección
  • Se representan las fuerzas de frenada que transmiten las cuatro ruedas al suelo
  • Se desplazan los automóviles; la trayectoria es correcta en los dos al no superar las fuerzas de frenada la adherencia ruedas – suelo
  • Se aprecia la alteración dinámica del centro de gravedad G hacia delante por la inercia al frenar
  • En frenada fuerte no influye que sea propulsión, tracción o 4×4, solamente afectaría en retención con el motor y frenada simultánea
  • Es habitual que se pise el embrague, como se ve en los coches, con caja de cambios manual en frenadas de emergencia, para reducir la distancia de parada y que se mantenga el motor en marcha, si no se ha visto afectado por un posible accidente, y poder mover el automóvil si ha quedado en situación comprometida

Las fuerzas de frenada se representan menores en las ruedas traseras, para evitar que la transferencia dinámica de peso hacia adelante las llegue a bloquear en frenadas fuertes al reducirse sensiblemente el peso que soportan, se hace mediante el regulador mecánico/hidráulico de frenada trasera (RFT).

A partir del aumento de frecuencia de actuación del ABS sobre los frenos se integra en este la función de regulador electrónico de frenada trasera (ReFT), que lo hace con mucha más precisión y eficacia.

Fuerte frenada sobre suelo mojado en un lado

El coche de la imagen superior tiene motor delantero transversal y tracción, el de la inferior motor longitudinal delantero y propulsión:

  • Trayectoria es la ruta que sigue el automóvil según la posición del volante de dirección
  • Se representan las fuerzas de frenada que transmiten las cuatro ruedas al suelo, menos en las traseras que en las delanteras, y la alteración del centro de gravedad
  • Se desplazan los automóviles y frenan; se induce un desvío de trayectoria al superar la fuerza de frenada en las ruedas sobre agua la adherencia disponible
  • Las ruedas con adherencia sobre el piso seco frenan más al no deslizar, lo que provoca el desvío
  • En caso extremo el automóvil llega a hacer un trompo, gira sobre sí mismo 180º o más
  • Aparece un automóvil con transmisión integral, 4×4; en la frenada no influye que sea propulsión, tracción o 4×4, se pisa el embrague en frenadas fuertes desconectando las ruedas motrices de la transmisión

El antibloqueo de frenos (ABS) y el regulador electrónico de frenada trasera (ReFT), integrado en el ABS, tratan de evitar esta situación.

Marcha mantenida con 4×4 permanente en suelo adherente

La implantación técnica del automóvil de la imagen (superior) es motor delantero longitudinal y 4×4 con reparto permanente del par entre los dos ejes:

  • Trayectoria es la ruta que sigue el automóvil según la posición del volante de dirección
  • Se representan las fuerzas de aceleración que transmiten las cuatro ruedas motrices al suelo
  • Se desplaza el automóvil; trayectoria correcta al no superar la fuerza motriz en las ruedas la adherencia disponible
  • Con 4×4 permanente cada rueda recibe la mitad de la fuerza motriz que con propulsión o tracción, lo que mejora su capacidad de avance con menos adherencia
  • Se representa el centro de gravedad G, casi en el centro del automóvil

Marcha mantenida con 4×4 permanente sobre suelo mojado en un lado

Automóvil con la misma implantación técnica en la imagen inferior:

  • Al tener menor fuerza motriz cada rueda, se reparte entre cuatro, se produce el desvío al desplazarse el automóvil si hay mucha diferencia de adherencia entre lados
  • En esta situación, hay muy baja adherencia en las ruedas sobre mojado, las fuerzas motrices en estas ruedas del lado izquierdo se representan superando la adherencia disponible, lo que implica cierto desvío hacia el lado de menor adherencia
  • Con dos ruedas motrices, el desvío habría sido mayor
  • Con 4×4 de reparto automático de fuerza motriz entre los ejes y control de tracción en aceleración (CTA) integrado en el antibloqueo de frenos (ABS), se trata de evitar esta situación

En el coche sobre piso de diferente adherencia entre lados, al comenzar a deslizar las ruedas motrices del lado izquierdo y superar la adherencia, los diferenciales de los ejes les dan más velocidad reduciendo la que reciben las otras dos ruedas, provocando el desvío.

Si la adherencia en la zona deslizante es extremadamente escasa, por efecto de los diferenciales de los ejes estas ruedas se llevan toda la velocidad, las del otro lado no giran, y no se mueve el automóvil.

Con diferenciales autoblocantes o de deslizamiento limitado se mantiene mejor el reparto de velocidad entre las ruedas de cada eje, la que patina y la otra mejorando el comportamiento.

Comportamiento en curva con marcha mantenida

Propulsión

La implantación técnica de este automóvil es motor delantero longitudinal y propulsión:

  • Trayectoria es la ruta que sigue el automóvil según la posición del volante de dirección
  • Se ven las fuerzas de aceleración en las ruedas traseras motrices
  • Y también las fuerzas laterales de apoyo en las cuatro ruedas
  • En las ruedas traseras se representan las resultantes de las fuerzas motrices y de apoyo lateral, que es la tendencia direccional en estas ruedas
  • Se ve el desplazamiento dinámico del centro de gravedad G por la inercia
  • Trazado correcto de la curva, al no superar la adherencia disponible, las fuerzas resultantes en las ruedas traseras ni las fuerzas de apoyo lateral en las delanteras

Se aprecia que ninguna de las fuerzas en las ruedas sobre el suelo supera la adherencia disponible, en caso de hacerlo la tendencia de la rueda es seguir esa dirección en mayor o menor medida según la adherencia en las demás ruedas.

Tracción

La implantación técnica de este automóvil es motor delantero transversal y tracción:

  • Trayectoria es la ruta que sigue el automóvil según la posición del volante de dirección
  • Se ven las fuerzas de aceleración en las ruedas delanteras motrices
  • Y también las fuerzas laterales de apoyo en las cuatro ruedas
  • En las ruedas delanteras se representan las resultantes de las fuerzas motrices y de apoyo lateral que es la tendencia direccional en estas ruedas
  • Se ve el desplazamiento dinámico del centro de gravedad G por la inercia
  • Trazado correcto de la curva al no superar las fuerzas resultantes en las ruedas delanteras ni las fuerzas de apoyo lateral en las traseras la adherencia disponible

Ninguna de las fuerzas en las ruedas sobre el suelo supera la adherencia disponible, en caso de hacerlo la tendencia de la rueda es seguir esa dirección en mayor o menor medida según la adherencia en las demás ruedas.

4×4 permanente

La implantación técnica de este automóvil es motor delantero longitudinal y 4×4 permanente:

  • Trayectoria es la ruta que sigue el automóvil según la posición del volante de dirección
  • Se ven las fuerzas motrices en las cuatro ruedas
  • Y también las fuerzas laterales de apoyo en las cuatro ruedas
  • En las cuatro ruedas se representan las resultantes de las fuerzas motrices y de apoyo lateral que es la tendencia direccional en cada rueda
  • Se ve el desplazamiento dinámico del centro de gravedad G por la inercia
  • Trazado correcto de la curva al no superar las fuerzas resultantes en las cuatro ruedas la adherencia disponible

Ninguna de las fuerzas en las ruedas sobre el suelo supera la adherencia disponible, en caso de hacerlo la tendencia de la rueda es seguir esa dirección, en mayor o menor medida según la adherencia en las demás ruedas.

La fuerza motriz en cada rueda se representa menor que con dos ruedas motrices, pues se reparte entre las cuatro ruedas.

Pérdida de trayectoria en curva con marcha mantenida

Propulsión

La implantación técnica de este automóvil es motor delantero longitudinal y propulsión.

Se toma la curva manteniendo la velocidad:

  • Se ve el automóvil en curva con determinadas fuerzas motrices (velocidad mantenida o aceleración), de apoyo lateral y resultantes en las ruedas traseras
  • En las ruedas delanteras solamente se generan las fuerzas de apoyo lateral, pues no son motrices
  • A más velocidad en la curva; las fuerzas de aceleración en las ruedas motrices traseras, las de apoyo lateral en las cuatro y las resultantes en las traseras son mayores, desplazándose más hacia el exterior el centro de gravedad G
  • Traza la curva el automóvil a esta velocidad; deslizan antes las ruedas traseras al límite de adherencia por el efecto de las sumas de las fuerzas motrices más las laterales, haciendo que las resultantes superen la adherencia disponible por la mayor velocidad
  • Este comportamiento en curva se denomina sobreviraje, gira el automóvil más de lo que debería, y es genérico en automóviles con propulsión al tomar la curva con fuerza motriz en las ruedas y acelerador pisado más o menos

Si se decelera cambia el comportamiento como se verá más adelante.

Con el sistema de control de estabilidad y trayectoria en curva (CETC), integrado en el ABS, se trata de compensar el sobreviraje manteniendo la trayectoria correcta en curva.

Tracción

La implantación técnica de este automóvil es motor delantero transversal y tracción:

  • Se ve el automóvil en curva con determinadas fuerzas motrices, de apoyo lateral y resultantes en las ruedas delanteras
  • En las ruedas traseras solamente hay fuerzas de apoyo lateral al no ser motrices
  • A más velocidad en la curva; las fuerzas de aceleración en las ruedas motrices delanteras, las de apoyo lateral en las cuatro y las resultantes en las delanteras son mayores, desplazándose más hacia el exterior el centro de gravedad G
  • Traza la curva el automóvil a esta velocidad; deslizan antes las ruedas delanteras al límite de adherencia por los efectos de las sumas de las fuerzas motrices más las laterales, que provocan que las fuerzas resultantes sean superiores a la adherencia disponible por la mayor velocidad
  • Este comportamiento en curva se denomina subviraje, gira el automóvil menos de lo que debería, y en automóviles con tracción es genérico con el pedal del acelerador más o menos pisado

Al decelerar cambia el comportamiento como luego veremos, de hecho, es una forma de recuperar la trayectoria.

Con el sistema de control de estabilidad y trayectoria en curva (CETC), integrado en el ABS, se trata de compensar el subviraje manteniendo la trayectoria correcta en curva.

4×4 permanente

La implantación técnica de este automóvil es motor delantero longitudinal y 4×4:

  • Se ve el automóvil en curva con determinadas fuerzas motrices, de apoyo lateral y resultantes en las cuatro ruedas
  • A más velocidad en la curva; las fuerzas de aceleración en las cuatro ruedas motrices, las de apoyo lateral y las resultantes son mayores, desplazándose más hacia el exterior el centro de gravedad G
  • Traza la curva el automóvil a esta velocidad; deslizan a la vez las cuatro ruedas al superar en cada una las resultantes, sumas de las fuerzas motrices más las laterales, la adherencia disponible por la mayor velocidad
  • Este comportamiento en curva se denomina neutro, traza el automóvil una curva de más radio, y es genérico en automóviles 4×4 permanente con el acelerador más o menos pisado

Al soltar el acelerador cambia el comportamiento del automóvil al no haber fuerzas motrices.

Con reparto variable automático de la fuerza motriz entre los ejes y el sistema de control de estabilidad y trayectoria en curva (CETC), integrado en el ABS, se trata de mantener la trayectoria correcta en curva.

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