Suspensión activa

Una suspensión activa es un tipo de suspensión automotriz que utiliza un sistema de control integrado para controlar el movimiento vertical de las ruedas y los ejes del vehículo en relación con el chasis o el marco del vehículo, en lugar de la suspensión pasiva convencional que se basa únicamente en grandes resortes para mantener el soporte estático y amortiguar los movimientos verticales de las ruedas causados por la superficie de la carretera. Las suspensiones activas se dividen en dos clases: suspensiones activas verdaderas y suspensiones adaptativas o semiactivas. Mientras que las suspensiones adaptativas solo varían la firmeza del amortiguador para adaptarse a las condiciones dinámicas o cambiantes de la carretera, las suspensiones activas utilizan algún tipo de actuador para elevar y bajar el chasis de forma independiente en cada rueda.

Estas tecnologías permiten a los fabricantes de automóviles lograr un mayor grado de calidad de conducción y manejo del vehículo al mantener el chasis paralelo a la carretera al girar en las curvas, evitando contactos no deseados entre el bastidor del vehículo y el suelo (especialmente al pasar por una depresión) y permitiendo un mejor control general de la tracción y la dirección. Una computadora de a bordo detecta el movimiento de la carrocería a partir de sensores distribuidos por todo el vehículo y, utilizando esos datos, controla la acción de las suspensiones activas y semiactivas. El sistema prácticamente elimina el balanceo y la variación de inclinación de la carrocería en muchas situaciones de conducción, incluidas las curvas, la aceleración y el frenado. Cuando se utiliza en vehículos comerciales como autobuses, la suspensión activa también se puede utilizar para bajar temporalmente el piso del vehículo, lo que facilita que los pasajeros suban y bajen del vehículo.

La teoría del gancho en el cielo sostiene que la suspensión ideal permitiría que el vehículo mantuviera una postura estable, sin verse afectado por la transferencia de peso o las irregularidades de la superficie de la carretera, como si estuviera suspendido de un gancho imaginario en el cielo y permaneciera a una altitud constante sobre el nivel del mar, permaneciendo así estable.

Dado que un gancho de suspensión real es obviamente poco práctico, los sistemas de suspensión activa reales se basan en operaciones de actuador. La línea imaginaria (de aceleración vertical cero) se calcula en función del valor proporcionado por un sensor de aceleración instalado en la carrocería del vehículo (ver Figura 3). Los elementos dinámicos comprenden únicamente el resorte lineal y el amortiguador lineal; por lo tanto, no son necesarios cálculos complicados.

En una suspensión normal con amortiguador y resorte, el vehículo entra en contacto con el suelo a través del resorte y el amortiguador, como en la Figura 1. Para lograr el mismo nivel de estabilidad que la teoría Skyhook, el vehículo debe entrar en contacto con el suelo a través del resorte y la línea imaginaria con el amortiguador, como en la Figura 2. En teoría, en un caso en el que el coeficiente de amortiguamiento alcanza un valor infinito, el vehículo estará en un estado en el que está completamente fijado a la línea imaginaria, por lo que no se sacudirá.

Las suspensiones activas, las primeras en introducirse, utilizan actuadores separados que pueden ejercer una fuerza independiente sobre la suspensión para mejorar las características de conducción. Las desventajas de este diseño son el alto costo, la complejidad y la masa añadidas del aparato, y la necesidad de un mantenimiento frecuente en algunas implementaciones. El mantenimiento puede requerir herramientas especializadas y algunos problemas pueden ser difíciles de diagnosticar.

Las suspensiones de accionamiento hidráulico se controlan mediante el uso de un sistema hidráulico. El primer ejemplo apareció en 1954, con la suspensión hidroneumática desarrollada por Paul Magès en Citroën. La presión hidráulica es suministrada por una bomba hidráulica de pistones radiales de alta presión. Los sensores controlan continuamente el movimiento de la carrocería y la altura de marcha del vehículo, suministrando constantemente nuevos datos a los correctores de altura hidráulicos. En cuestión de unos pocos milisegundos, la suspensión genera fuerzas contrarias para elevar o bajar la carrocería. Durante las maniobras de conducción, el nitrógeno encapsulado se comprime instantáneamente, ofreciendo una compresibilidad seis veces mayor que los resortes de acero utilizados en los vehículos hasta ese momento.

En la práctica, el sistema siempre ha incorporado las deseables funciones de suspensión autonivelante y suspensión regulable en altura, esta última ahora vinculada a la velocidad del vehículo para un mejor rendimiento aerodinámico, ya que el vehículo se baja a alta velocidad.

Este sistema funcionó muy bien en conducción en línea recta, incluso sobre superficies irregulares, pero tuvo poco control sobre la rigidez del balanceo.

Se han construido millones de vehículos de producción con variaciones de este sistema.

Colin Chapman desarrolló el concepto original de gestión informática de la suspensión hidráulica en los años 80 para mejorar el paso por curva de los coches de competición. Lotus instaló y desarrolló un sistema prototipo en un Excel de 1985 con suspensión activa electrohidráulica, pero nunca lo puso a la venta al público, aunque se construyeron muchos coches de demostración para otros fabricantes.

Los sensores controlan continuamente el movimiento de la carrocería y el nivel de marcha del vehículo, y envían constantemente nuevos datos a la computadora. A medida que la computadora recibe y procesa los datos, hace funcionar los servomotores hidráulicos, montados al lado de cada rueda. Casi instantáneamente, la suspensión servoregulada genera fuerzas contrarias a la inclinación, el hundimiento y la caída de la carrocería durante las maniobras de conducción.

En 1990, Nissan instaló una configuración basada en puntales MacPherson con soporte hidráulico, llamada suspensión totalmente activa, que se utilizó en el Nissan Q45 y el President. El sistema utilizaba una bomba de aceite hidráulico, un cilindro hidráulico, un acumulador y una válvula de amortiguación, que conectaban dos circuitos independientes para los conjuntos de puntales delantero y trasero. El sistema recuperaba entonces la energía del movimiento para equilibrar el coche de forma continua. El sistema se revisó y ahora se llama Sistema de control hidráulico del movimiento de la carrocería, instalado en el Nissan Patrol y el Infiniti QX80.

Williams Grand Prix Engineering preparó una suspensión activa, ideada por el diseñador y aerodinámico Frank Dernie, para los autos de Fórmula 1 del equipo en 1992, creando autos tan exitosos que la Federación Internacional del Automóvil decidió prohibir la tecnología para reducir la brecha entre el equipo Williams F1 y sus competidores.

La suspensión activa por ordenador (CATS) coordina el mejor equilibrio posible entre la calidad de marcha y la maniobrabilidad analizando las condiciones de la carretera y realizando hasta 3.000 ajustes por segundo en la configuración de la suspensión a través de amortiguadores controlados electrónicamente.

El Mercedes-Benz Clase CL (C215) de 1999 introdujo el Control Activo de la Carrocería, en el que los servomotores hidráulicos de alta presión se controlan mediante computación electrónica, y esta función todavía está disponible. Los vehículos pueden diseñarse para inclinarse activamente en las curvas para mejorar la comodidad de los ocupantes.

La barra estabilizadora activa se endurece por orden del conductor o de la unidad de control electrónico de la suspensión (ECU) en curvas cerradas. El primer vehículo de producción fue el Mitsubishi Mirage Cyborg en 1988.

En los automóviles de producción controlados electrónicamente y totalmente activos, la aplicación de servomotores y motores eléctricos combinados con la informática electrónica permite tomar curvas con precisión y reaccionar instantáneamente a las condiciones de la carretera.

La Corporación Bose tiene un modelo de prueba de concepto. El fundador de Bose, Amar Bose, había estado trabajando en suspensiones exóticas durante muchos años mientras era profesor del MIT.

La suspensión activa electromagnética utiliza motores electromagnéticos lineales acoplados a cada rueda. Proporciona una respuesta extremadamente rápida y permite la regeneración de la energía consumida, utilizando los motores como generadores. Esto prácticamente supera los problemas de tiempos de respuesta lentos y alto consumo de energía de los sistemas hidráulicos. La tecnología del sistema de suspensión activa controlada electrónicamente (ECASS) fue patentada por el Centro de Electromecánica de la Universidad de Texas en la década de 1990 y ha sido desarrollada por L-3 Electronic Systems para su uso en vehículos militares. El Humvee equipado con ECASS superó las especificaciones de rendimiento en todas las evaluaciones de rendimiento en términos de potencia absorbida por el operador del vehículo, estabilidad y manejo.

• La rueda activa de Michelin de 2004 incorpora un motor de suspensión eléctrica en el volante que controla la distribución del par, la tracción, maniobras de giro, lanzamiento, rollo y suspensión de amortiguación para esa rueda, además de un motor de tracción eléctrica en el volante.

• Audi active electromechanical suspension system introduced in 2017. Maneja cada rueda individualmente y se adapta a las condiciones de la carretera predominante. Cada rueda tiene un motor eléctrico que es alimentado por el sistema eléctrico principal de 48 voltios. Los componentes adicionales incluyen engranajes, un tubo giratorio junto con la barra de torsión de titanio interno y una palanca que ejerce hasta 1.100 Nm (811.3 lb-ft) en la suspensión a través de una barra de acoplamiento. Gracias a la cámara delantera, el sedán detecta golpes en la carretera temprano y ajusta predictivamente la suspensión activa. Incluso antes de que el coche alcance un golpe en la carretera, la función de vista previa desarrollada por Audi transmite la cantidad correcta de viaje a los actuadores y controla activamente la suspensión. Los motores controlados por ordenador pueden sentir imperfección en la carretera, y pueden levantar la suspensión de la rueda que iría por encima de la indulación, ayudando así a la calidad del viaje. El sistema dirigirá los motores en el exterior para empujar hacia arriba o bajar la suspensión mientras se acornea. Esto dará lugar a una unidad más plana y a una reducción de la carrocería alrededor de las esquinas que a su vez significa una dinámica de manejo más segura.

Los sistemas adaptativos o semiactivos sólo pueden modificar el coeficiente de amortiguación viscosa del amortiguador, y no añaden energía al sistema de suspensión. Mientras que las suspensiones adaptativas tienen generalmente un tiempo de respuesta lento y un número limitado de valores de coeficiente de amortiguación, las suspensiones semiactivas tienen un tiempo de respuesta cercano a unos pocos milisegundos y pueden proporcionar un amplio rango de valores de amortiguación. Por tanto, las suspensiones adaptativas normalmente sólo proponen diferentes modos de conducción (confort, normal, sport...) correspondientes a diferentes coeficientes de amortiguación, mientras que las suspensiones semiactivas modifican la amortiguación en tiempo real, en función de las condiciones de la carretera y de la dinámica del coche. Aunque limitadas en su intervención (por ejemplo, la fuerza de control nunca puede tener una dirección diferente al vector actual de velocidad de la suspensión), las suspensiones semiactivas son menos costosas de diseñar y consumen mucha menos energía. En los últimos tiempos, la investigación en suspensiones semiactivas ha seguido avanzando con respecto a sus capacidades, reduciendo la brecha entre los sistemas de suspensión semiactiva y completamente activa.

Este tipo es el más económico y básico de las suspensiones semiactivas. Consisten en una válvula solenoide que altera el flujo del medio hidráulico dentro del amortiguador, modificando así las características de amortiguación de la configuración de la suspensión. Los solenoides están conectados a la computadora de control, que les envía comandos en función del algoritmo de control (normalmente la técnica denominada "Sky-Hook").

Este tipo de sistema se utiliza en el sistema de suspensión Computer Command Ride (CCR) de Cadillac. El primer coche de producción fue el Toyota Soarer con suspensión electrónica modulada semiactiva de Toyota, de 1983.

En 1985, Nissan introdujo un amortiguador que utilizaba una versión similar, llamada "Super Sonic Suspension", que añadía un sensor ultrasónico que proporcionaba información que luego una microcomputadora interpretaba, combinada con información de la dirección, los frenos, el acelerador y el sensor de velocidad del vehículo. Las señales de información de ajuste modificaban entonces los amortiguadores cuando un interruptor controlado por el conductor se colocaba en "Auto". El ajuste automático podía limitarse si el interruptor se colocaba en las configuraciones "Soft", "Medium" o "Hard". También se utilizó una versión modificada que no utilizaba el módulo de sonar, lo que permitía seleccionar las configuraciones manualmente. Esta implementación se utiliza actualmente en toda la industria por varios fabricantes, proporcionada por Monroe Shock Absorbers llamada CVSAe, o Continuously Variable Semi-Active electronic.

En 2008, con la introducción del Nissan GT-R, Nissan y Bilstein desarrollaron conjuntamente el sistema "DampTronic". El sistema DampTronic ofrece tres configuraciones seleccionables por el conductor que también pueden interactuar con la tecnología de control de dinámica del vehículo para modificar los puntos de cambio de la transmisión. Las configuraciones se denominan Normal, Comfort o R y se pueden configurar en Normal para un ajuste automático o en la configuración "R" para una conducción a alta velocidad, mientras que "Comfort" es para viajes y una conducción más dócil. El modo "R" permite que el vehículo utilice el ángulo de guiñada con un ángulo de dirección reducido para una dirección más precisa y comunicativa, mientras que la configuración "Comfort" produce menos carga G vertical en comparación con la configuración de suspensión "Normal" o determinada por computadora.

Otro método incorpora amortiguadores magnetorreológicos con la marca MagneRide. Fue desarrollado inicialmente por Delphi Corporation para GM y era estándar, como muchas otras tecnologías nuevas, para Cadillac STS (a partir del modelo 2002), y en algunos otros modelos de GM a partir de 2003. Se trataba de una actualización de los sistemas semiactivos ("suspensiones automáticas con detección de la carretera") utilizados en los vehículos de gama alta de GM durante décadas. Permite, junto con ordenadores modernos más rápidos, cambiar la rigidez de las suspensiones de todas las ruedas de forma independiente. Estos amortiguadores se están utilizando cada vez más en los EE. UU. y ya se encuentran en algunas marcas extranjeras, sobre todo en vehículos más caros.

Este sistema estuvo en desarrollo durante 25 años. El fluido amortiguador contiene partículas metálicas. A través del ordenador de a bordo, las características de flexibilidad de los amortiguadores se controlan mediante un electroimán. Básicamente, al aumentar el flujo de corriente en el circuito magnético del amortiguador aumenta el flujo magnético del circuito. Esto, a su vez, hace que las partículas metálicas cambien su alineación, lo que aumenta la viscosidad del fluido y, por lo tanto, aumenta las tasas de compresión/rebote, mientras que una disminución suaviza el efecto de los amortiguadores alineando las partículas en la dirección opuesta. Si imaginamos las partículas metálicas como platos de comida, mientras están alineados de manera que estén de canto, la viscosidad se minimiza. En el otro extremo del espectro, estarán alineados a 90 grados, de manera que estarán planos. Por lo tanto, el fluido será mucho más viscoso. Es el campo eléctrico producido por el electroimán el que cambia la alineación de las partículas metálicas. La información de los sensores de las ruedas (sobre la extensión de la suspensión), la dirección, los sensores de aceleración y otros datos se utilizan para calcular la rigidez óptima en ese momento. La rápida reacción del sistema (milisegundos) permite, por ejemplo, realizar un adelantamiento más suave de una sola rueda sobre un bache de la carretera en un instante determinado.

Por año calendario:

• 1954: Citroën Traction Avant 15-6H: suspensión hidropneumática Citroën a nivel personal sobre ruedas traseras.
• 1955: Citroën DS, suspensión hidropneumática Citroën autoniveladora en las cuatro ruedas.
• 1957: Cadillac Eldorado Brougham: premiere of self-leveling GM air suspension
• 1967: Rolls-Royce Silver Shadow Suspensión de carga parcial en las cuatro ruedas. Sistema frontal eliminado en 1969
• 1970: Citroën SM, suspensión hidropneumática Citroën autoniveladora en las cuatro ruedas.
• 1970: Citroën GS, suspensión hidropneumática Citroën autoniveladora en las cuatro ruedas.
• 1974: Citroën CX, suspensión hidropneumática Citroën autoniveladora en las cuatro ruedas.
• 1975: Mercedes Benz 450 SEL 6.9 Suspensión hidropneumática en las cuatro ruedas.
• 1982: Citroën BX, suspensión hidropneumática Citroën autoniveladora en las cuatro ruedas.
• 1979: Mercedes Benz W126 Suspensión hidropneumática en las cuatro ruedas como opción en los modelos LWB v8
• 1983: Toyota Soarer: el mundo primero Control electrónico (TEMS) que utilizaba un actuador de control amortiguador de amortiguador (con fuerza de atenuación constante y variable) instalado
• 1985 Mercedes Benz 190E 2.3-16 Suspensión hidropneumática de carga parcial en las cuatro ruedas como opción en el modelo 16v. Estándar en los modelos Evo 1 y Evo 2
• 1985: Nissan introdujo la suspensión semiactiva de ultrasonido "Super Sonic Suspension" opcionalmente en la Cedric, Gloria y Nissan Laurel que los actuadores integrados dentro de las trituras MacPherson en la suspensión delantera y trasera.
• 1986: Jaguar XJ40, suspensión de autonivel.
• 1986: Mercedes Benz W126 Suspensión hidropneumática en las cuatro ruedas con amortiguación adaptativa controlada electrónicamente como opción en los modelos LWB v8
• 1987: Mitsubishi Galant (sexta generación) - cuenta con Suspensión Controlada Activa (ECS Dinámico). El sistema permite un viaje cómodo y la estabilidad de manejo ajustando automáticamente la altura del vehículo y la fuerza de amortiguación.
• 1989: Citroën XM - auto-nivelling, semi-active Hydractive en las cuatro ruedas con tasas de primavera y amortiguadores ajustados automáticamente.
• 1989: Mercedes Benz R129 Suspensión hidropneumática de carga parcial con caudales y amortiguadores ajustados automáticamente como opción (ADS)
• 1990: Infiniti Q45 y Nissan Presidente "Suspesión plena activa (FAS)", sistema de suspensión activo
• 1990: Toyota Celica (ST183) Deportes activos con suspensión activa totalmente hidropneumática y suspensión semiactiva 4WS GT-R con suspensión semiactiva Toyota Electronic Modulated Suspension (TEMS)
• 1992: Citroën Xantia VSX - auto-nivelling, semi-activo Hydractive 2 en las cuatro ruedas, con tasas de primavera y amortiguadores ajustados automáticamente.
• 1993: Cadillac, varios modelos con suspensión de detección de carreteras RSS. RSS estaba disponible tanto en sistemas estándar como en sistemas de suspensión CVRSS (continuamente variable de detección de carreteras). Supervisó las tasas de amortiguación de los amortiguadores cada 15 milisegundos, seleccionando entre dos ajustes.
• 1994: Toyota Celsior introdujo la primera suspensión aérea Skyhook
• 1994: Citroën Xantia Activa - auto-nivelling, totalmente activo Hidractive en las cuatro ruedas con barras anti-rollo hidráulicas y tasas de primavera y amortiguadores ajustados automáticamente.
• 1998: Serie Land Rover Discovery 2 - Mejora de Cornering Activo; un sistema de barras anti-rollo hidráulico de control electrónico estaba equipado a algunas versiones, que redujeron el rollo de esquina.
• 1999: Mercedes Benz C215 Nivelación automática hidráulica totalmente activa Control de cuerpo activo. Disponible en los modelos S, CL y SL
• 2000 Citroën C5 Hydractive 3 o Hydractive 3+
• 2002: Cadillac Sevilla STS, primera MagneRide
• 2004: Volvo S60 R y V70 R (Four-C, un nombre corto para "Continuamente Controlado Concepto de Chasis", semi-activo)
• 2006 Citroen C6 - Hydractive 3+
• 2010: Alfa Romeo MiTo Cloverleaf (DNA System basado en la tecnología Skyhook de Maserati)
• 2012: Jaguar XF Sportbrake, suspensión automática de aire.
• 2013: Mercedes Benz W222: Control de cuerpo mágico opcional. Sistema hidráulico totalmente activo con electrónica de escaneo de superficie
• 2013: Volkswagen Mk7 Golf R Dampura de choque controlada electrónicamente (Control de Chasis Dinámica (DCC))
• 2019: Toyota Avalon Modelo de Touring (Suspesión Variable Adaptiva (AVS))
• 2025: Nio ET9 (SkyRide suspensión totalmente activa)

• Suspensión de control activo de Toyota
• Suspensión hidropneumática
• Control corporal activo

• Nye, Doug (1992). Historia del Grand Prix Car: 1966-91. Hazleton Publishing. ISBN 0-905138-94-5.
• Cox, Ronald W. (1986). Electronics Developed for Lotus Active Suspension Technology. General Motors. Archivado desde el original el 2013-06-17. Retrieved 2013-01-17.