Funcionamiento de una suspensión

Cuando la gente piensa en el rendimiento de un automóvil, normalmente piensan en los caballos de potencia, el torque o la típica aceleración de cero a 100 kilómetros por hora. Sin embargo toda la potencia generada por el motor es inútil si el conductor no puede controlar el coche. Este es el motivo por el que los ingenieros centraron su atención en los sistemas de suspensión tan pronto como consiguieron controlar el motor de combustión interna de cuatro tiempos.
El trabajo de la suspensión de un coche es maximizar la fricción entre los neumáticos y la superficie de la carretera par proveer de una estabilidad en el direccionamiento y para asegurar la comodidad de los pasajeros. Si una carretera fuera perfectamente plana, lisa y con ninguna irregularidad, la suspensión no sería necesaria. El problema es que las carreteras están muy lejos de ser planas. Incluso las autopistas recientemente pavimentadas, tienen pequeñas imperfecciones que pueden interactuar con las ruedas del coche. Son estas imperfecciones las que aplican fuerza a los neumáticos.
Según las leyes de Newton sobre el movimiento, todas las fuerzas tienen tanto magnitud como dirección. Un bache en la carretera causa que la rueda se mueva hacia arriba y abajo perpendicular a la superficie de la carretera. La magnitud depende de si la rueda ha cogido un bache gigante o solo una pequeña protuberancia. De cualquiera de las maneras, la rueda del coche experimenta una aceleración vertical mientras pasa sobre una imperfección.
Sin un sistema que intervenga, toda la energía vertical de la rueda se transfiere a la estructura, la cual se mueve en la misma dirección. En esta situación, las ruedas pueden perder contacto con la carretera completamente. Entonces, con la fuerza de la gravedad, las ruedas golpearían de nuevo contra la superficie de la carretera. Lo que se necesita es un sistema que pueda absorber la energía de la aceleración vertical de la rueda, permitiendo a la estructura y el cuerpo del vehículo siga su camino normalmente mientras las ruedas golpean la carretera.
El estudio de las fuerzas que trabajan al moverse un coche se llama dinámica de los vehículos y se deben entender algunos de los conceptos para apreciar porque se necesita la suspensión en primer lugar. Muchos ingenieros automovilísticos consideran las dinámicas de un coche en movimiento desde dos perspectivas:

• La habilidad de un coche de salir suavemente de una carretera con muchos baches.
• La habilidad del coche la acelerar de forma segura, frenar y girar.

Todo esto se puede resumir en como el vehículo puede absorber los golpes y vibraciones, aislando la cabina donde van los pasajeros, e impidiendo oscilaciones del vehículo. En la siguiente parte del artículo, veremos las partes de las que se compone una suspensión común.

La caja de cambios

La caja de cambios está constituida por una serie de ruedas dentadas dispuestas en tres árboles.

• Árbol primario. Recibe el movimiento a la misma velocidad de giro que el motor. Habitualmente lleva un único piñón conductor en las cajaslongitudinales para tracción trasera o delantera. En las transversales lleva varios piñones conductores. Gira en el mismo sentido que el motor.
• Árbol intermedio o intermediario. Es el árbol opuesto o contraeje. Consta de un piñón corona conducido que engrana con el árbol primario, y de varios piñones (habitualmente tallados en el mismo árbol) y que son solidarios al eje que pueden engranar con el árbol secundario en función de la marcha seleccionada.Gira en el sentido opuesto al motor.

En las cajas transversales este eje no existe.

• Árbol secundario. Consta de varios engranajes conducidos que están montados sueltos en el árbol, pero que se pueden hacer solidarios con el mismo mediante un sistema de desplazables. Gira en el mismo sentido que el motor(cambios longitudinales), y en sentido inverso en las cajas transversales. En otros tipos de cambio, especialmente motocicletas y automóviles y camiones antiguos, los piñones se desplazan enteros sobre el eje.

La posición axial de cada rueda es controlada por unas horquillas accionadas desde la palanca de cambios y determina qué pareja de piñones engranan entre el secundario y el intermediario. , o entre primario y secundario según sea cambio longitudinal o transversal. Cuando se utilizan sincronizadores, el acoplamiento tangencial puede liberarse en función de la posición axial de estos y las ruedas dentadas no tienen libertad de movimiento axial. Esto es lo que ocurre en las cajas manuales actuales. Las ruedas dentadas están fijas en el eje y montadas sobre un cojinete, de manera que pueden moverse a distinta velocidad que él. Estas ruedas están engranadas permanentemente con las del eje intermedio, y cuando se cambia de marcha uno de los desplazables hace solidario el movimiento de la rueda con el del eje, produciéndose lo que se denomina sincronización. Por esta razón, el eje secundario lleva un estriado entre cada pareja de ruedas.

En las cajas transversales, la reducción o desmultiplicación final eje secundario/corona del diferencial invierte de nuevo el giro, con lo que la corona gira en el mismo sentido que el motor.

• Eje de marcha atrás. Lleva un piñón que se interpone entre los árboles intermediario y secundario (longitudinal) o primario y secundario (transversal) para invertir el sentido de giro habitual del árbol secundario. En el engranaje de marcha atrás, normalmente se utiliza un dentado recto, en lugar de un dentado helicoidal, más sencillo de fabricar. Asimismo, cuando el piñón se interpone, cierra dos contactos eléctricos de un conmutador que permite lucir la luz o luces de marcha atrás, y al soltarlo, vuelve a abrir dichos contactos.

Todos los árboles se apoyan, por medio de cojinetes, axiales, en la carcasa de la caja de cambios, que suele ser de fundición gris,(ya en desuso) aluminio o magnesio y sirve de alojamiento a los engranajes, dispositivos de accionamiento y en algunos casos el diferencial, así como de recipiente para el aceite de engrase.

En varios vehículos como algunos camiones, vehículos agrícolas o automóviles todoterreno, se dispone de dos cajas de cambios acopladas en serie, mayoritariamente mediante un embrague intermedio. En la primera caja de cambios se disponen pocas relaciones de cambio hacia delante, normalmente 2, (directa y reductora); y una marcha hacia atrás, utilizando el eje de marcha atrás para invertir el sentido de rotación.