Vehicle Dynamics & Control - 20 Anti-dive and anti-squat suspension geometry

Summary

Este video explica la dinámica de cabeceo de un vehículo, enfocándose en la geometría de suspensión anti-squat y anti-dive. Durante la aceleración y el frenado, el vehículo realiza un movimiento de cabeceo debido a la compresión de las suspensiones. La geometría anti-squat y anti-dive busca minimizar estos movimientos para mejorar la estabilidad del vehículo. Se introducen conceptos como el punto de pivote virtual, que permite a los diseñadores controlar la posición de la suspensión, optimizando su comportamiento sin afectar la distribución del peso del vehículo.

Takeaways

• 🚗 La geometría de suspensión anti-dive y anti-squat se diseña para reducir los movimientos de inmersión y hundimiento del vehículo durante el frenado y la aceleración.
• 🏎️ Durante la aceleración, el vehículo experimenta un movimiento de inclinación positiva, comprimiendo principalmente las suspensiones traseras (squat).
• 🚘 En el proceso de frenado, el vehículo experimenta una inclinación negativa comprimiendo las suspensiones delanteras (dive).
• ⚙️ La geometría anti-dive y anti-squat no afecta significativamente la distribución de peso del vehículo, ya que los ángulos de inclinación son pequeños.
• 🔩 La clave para la geometría anti-dive y anti-squat está en cómo las fuerzas verticales de los neumáticos se distribuyen entre los resortes y los brazos de control de la suspensión.
• 🔄 El punto de pivote virtual es esencial para entender cómo se mueven las ruedas respecto al chasis en las suspensiones.
• 🛠️ En suspensiones como el doble brazo oscilante y McPherson, se puede determinar con precisión el punto de pivote virtual para mejorar el control sobre la geometría de la suspensión.
• 📝 La relación entre los puntos de pivote virtuales de las suspensiones delanteras y traseras y las fuerzas longitudinales es fundamental para reducir los efectos de dive y squat.
• 📐 El porcentaje de anti-squat y anti-dive depende de la posición del punto de pivote virtual en relación con la distribución de fuerzas en el vehículo.
• 🚀 En la práctica, los valores comunes de anti-dive y anti-squat se encuentran entre el 60% y el 80%, ya que un poco de inclinación mejora la sensación de conducción.

Q & A

¿Qué es el movimiento de cabeceo en un vehículo y cuándo ocurre?

El movimiento de cabeceo es la inclinación del vehículo hacia adelante o hacia atrás debido a las fuerzas inerciales. Ocurre durante la aceleración (hacia atrás, llamado 'squat') y el frenado (hacia adelante, llamado 'dive').

¿Cómo afecta la geometría de la suspensión al fenómeno de 'anti-dive' y 'anti-squat'?

La geometría de la suspensión anti-dive y anti-squat se diseña para reducir los movimientos de cabeceo durante el frenado (anti-dive) y la aceleración (anti-squat), al controlar cuánto de las fuerzas verticales de los neumáticos se transmite a través de los resortes o los brazos de control.

¿En qué consiste la fuerza inercial durante la aceleración y el frenado?

Durante la aceleración, la fuerza inercial actúa en el centro de gravedad del vehículo en dirección opuesta a la fuerza de los neumáticos traseros. Durante el frenado, la fuerza inercial también actúa en el centro de gravedad, pero en dirección contraria a la fuerza de los neumáticos delanteros.

¿Qué es el 'punto de pivote virtual' y cuál es su importancia en la suspensión?

El punto de pivote virtual es el centro de rotación instantáneo entre la rueda y el chasis del vehículo. Es importante porque permite al diseñador de la suspensión controlar cómo se distribuyen las fuerzas a través de los componentes de la suspensión y afecta el comportamiento de anti-dive y anti-squat.

¿Cómo se determina el punto de pivote virtual en una suspensión de doble brazo oscilante?

En una suspensión de doble brazo oscilante, el punto de pivote virtual se encuentra en la intersección de los ejes de rotación del brazo superior e inferior. Estos ejes se trazan a partir de la dirección de rotación de los puntos de fijación de los brazos al chasis.

¿Qué rol juega el ángulo de inclinación del centro de gravedad en el anti-squat?

El ángulo de inclinación del centro de gravedad, definido por la relación entre la altura del centro de gravedad (H) y la distancia entre ejes (L), determina la dirección de la fuerza resultante durante la aceleración. Si el punto de pivote virtual se encuentra en esta línea, no habrá inclinación (squat).

¿Por qué no se busca normalmente un 100% de anti-dive o anti-squat en el diseño de vehículos?

No se busca un 100% de anti-dive o anti-squat porque un cierto grado de rotación de cabeceo mejora la sensación de conducción. Los valores típicos están entre el 60% y el 80% para ofrecer un equilibrio entre control y comodidad.

¿Cómo afecta el frenado a las fuerzas verticales en los neumáticos delanteros?

Durante el frenado, la fuerza de frenado genera una fuerza inercial en el centro de gravedad, lo que aumenta las fuerzas verticales en los neumáticos delanteros. Este aumento está relacionado con la altura del centro de gravedad y la fuerza de frenado aplicada.

¿Qué sucede si el punto de pivote virtual está por debajo de la línea de inclinación en el anti-squat?

Si el punto de pivote virtual está por debajo de la línea de inclinación determinada por la relación H/L, la fuerza resultante creará un momento que aumentará la inclinación de la suspensión trasera durante la aceleración, incrementando el efecto squat.

¿Cuál es la relación matemática clave para lograr un 100% de anti-dive en la suspensión delantera?

Para lograr un 100% de anti-dive, la relación entre las posiciones vertical y longitudinal del punto de pivote virtual (E/D) debe ser igual a la relación entre la altura del centro de gravedad (H) y el producto de la distancia entre ejes y la fracción de fuerza de frenado aplicada a las ruedas delanteras (Xi·L).