PROYECTO LeMans

Durante el 2005 Creuat y el equipo Racing For Holland se unieron para desarrollar la suspensión Creuat en uno de sus coches de carreras más rápido y sofisticado.

El LMP1 Dome S101 Judd es un coche que supera los 300km/h en los circuitos donde las condiciones lo permiten, y las fuerzas aerodinámicas representan más del doble del peso del vehículo. En estas condiciones, la suspensión es crítica para poder conseguir la adherencia necesaria y la estabilidad adecuada.

El principal reto fue proporcionar un sistema que mejorase los resultados obtenidos por las suspensiones convencionales de muelles, probadas durante muchos años, con suficiente fiabilidad para correr y ganar las 24h. de Le Mans.

Le Mans es, por definición, la competición de resistencia. Todos los grandes han luchado para conseguir la victoria en esta carrera desde que se juntaron la velocidad y las cuatro ruedas. Es el escaparate perfecto para competir en fiabilidad y en tecnología de carreras. Durante las 24 horas todos los coches deben mantener el máximo rendimiento sin fallos. Los ganadores deben ser los mejores en distintas áreas al mismo tiempo.

 

El sistema instalado en el coche de RFH utiliza básicamente el mismo equipamiento que los prototipos de GT y de Rally Cross. En lugar de muelles y amortiguadores, lleva una unidad central hidro-neumática totalmente pasiva que controla cada modo de suspensión de manera independiente. Por tanto, el coche puede ser configurado para evitar la mayor parte de los compromisos a que se ven obligados los sistemas convencionales hechos de muelles y amortiguadores.

El sistema tiene que enfrentarse a un coche de unos 900 kilos de peso que llega a sobrepasar los 2200 Kg. cuando actúan todas las fuerzas aerodinámicas. Esto significa que todos los componentes hidráulicos deben estar diseñados para un rango más grande de presiones que en un coche sin estas variaciones de cargas.

 

Descargas
Jan Lammers - RFH finishes 19th at Nurburgring with CREUAT system functioning well during 1000km
New Suspension System Tested at Le Mans - Industry News - News & Events - Auto Industry
Specialist steels enable novel suspension: News from Corus Automotive
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Le Mans racing helped with metal technology: News from Corus Automotive
Jan Lammers - The Day Before
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La dureza de la suspensión vertical en el LMP1 debe ser muy alta para poder aguantar el peso que provocan las fuerzas aerodinámicas. Al mismo tiempo, la configuración del vehículo se aleja considerablemente de otros coches de GT debido a la distribución de masas y a las bajas inercias rotacionales. Todo ello precisa de un completo análisis de las dinámicas del vehículo antes de diseñar la suspensión.

Cuando se instaló el sistema, se decidió que se tenia que conseguir realizar con facilidad y rapidez el cambio entre la suspensión Creuat y la convencional. Fue necesario para optimizar las sesiones de tests comparativos que se tenían que realizar.

El movimiento del cilindro, aunque más pequeño que el del amortiguador, podía se monitorizado y guardado, rueda por rueda, para posteriores análisis.

Estos preparativos facilitaron todos los tests que se hicieron

Los actuadores hidráulicos, cilindros de simple efecto, estaban integrados en los “pushrods”, y los amortiguadores estándar se sustituían por barras rígidas. En es te caso los cilindros proporcionaban todo el movimiento.

Para cambiar la suspensión normal, las barras rígidas se sustituían por los muelles, y los cilindros se bloqueaban con espaciadores rígidos. Esto permitía realizar un cambio rápido entre los dos sistemas.

De esta manera las barras estabilizadoras podían seguir en su sitio, y no había la necesidad de manipularlas en el momento de hacer los cambios de sistema.

La posición de los cilindros podía variarse, y así reducir toda la configuración de la altura del centro de masas. Como el movimiento de las ruedas es muy pequeño, la longitud de las manguera flexibles también debe ser muy corta.

La mayoría del circuito hidráulico estaba construido con tubería rígida de diámetro reducido para minimizar la elasticidad parásita producida por el propio circuito.

El volumen de aceite también se redujo al máximo para evitar dos problemas. El primero la dependencia a los cambios de temperatura. El segundo la elasticidad del propio aceite. Al final los dos se redujeron a límites aceptables.

La baja rigidez al cruzamiento de ejes del sistema Creuat, la rigidez de torsión del chasis juega un papel menor en la transferencia de pesos delante/detrás en las curvas. El resultado neto es un subvirage más consistente. De hecho, una de las sensaciones características de la suspensión que impactan más desde un principio en los pilotos es la poca repercusión que tienen las irregularidades de la pista en la conducción del vehículo.

Los gráficos de la izquierda muestran los desequilibrios de las cargas registrados durante los tests de Magnicours. Los gráficos se refieren a las medidas tomadas durante una vuelta completa, el gráfico superior con nuestro sistema, y el inferior con la suspensión convencional a base de muelles, amortiguadores y barras estabilizadoras. En concreto se midieron:

Desequilibrio Diagonal (rojo)

100 * (( Load FL + Load RR ) / ( Load FR + Load RL ) – 1)

Desequilibrio de Cabeceo (azul)

( Load FR - Load RR ) / ( Load FL - Load RL ) – 1

Desequilibrio de Balanceo (azul)

(Load FR - Load FL) / ( Load RR - Load RL ) - 1

El desequilibrio Diagonal nos da la medida de una distribución desigual de cargas entre las ruedas. El análisis frecuencial es la mejor manera de analizar las fluctuaciones ya que nos lo muestra para cada una de las frecuencias. Los gráficos nos muestran una correcta reducción de todas las frecuencias.

Las lecturas de los desequilibrios del Cabeceo y del Balanceo nos enseñan que son menores en nuestra suspensión. La mejor distribución de cargas en los neumáticos tiene un gran impacto en la adherencia del coche en las frenadas y en las curvas, que hacen que el conductor lo note inmediatamente. Esto permitía una conducción más rápida que reducía los tiempos por vuelta por debajo de los que se podían conseguir con modificaciones en la aerodinámica del chasis.

Equilibrio diagonal:

El desequilibrio diagonal es menor, las cargas en las ruedas son más similares, y por tanto la adherencia es mayor ya que todos los neumáticos trabajan mejor y sufren menos sobrecargas. El desequilibrio diagonal puede deberse a ondulaciones de la pista o a baches aislados. Las ondulaciones de la pista acostumbran a ser ocasionales, pero no se pueden menospreciar los cambios de ángulo que suponen los peraltes de las curvas. Por otro lado, los baches aislados y los pianos producen desequilibrios diagonales que temporalmente reducen la adherencia de los neumáticos.

Equilibrio de Cabeceo:

Las frenadas y las aceleraciones pueden hacer que la suspensión llegue fácilmente al final de su recorrido. Al final de recta, cuando todas las fuerzas aerodinámicas actúan sobre el chasis, el movimiento de cabeceo puede llegar a hacer tope de suspensión, la suspensión deja de actuar y todos los movimientos sólo son absorbidos por las deformaciones del neumático. En esta situación la conducción del coche está muy comprometida y reduce la confianza del piloto justo en los puntos más complicados del circuito.

La separación de todos los movimientos ayuda a evitar que se llegue al tope de compresión. Mientras se limita el movimiento al cabeceo para que no llegue al tope en las ruedas delanteras, cada rueda aún está libre respecto a los otros tres movimientos (balanceo, vertical y cruzamiento), por tanto los baches y las frenadas bruscas no complican el trabajo de los pilotos. Las ruedas delanteras pueden absorber las irregularidades durante una frenada a fondo sin producir las grandes variaciones de pesos habituales.

Equilibrio de Balanceo:

El equilibrio de la suspensión se basa en un correcto control de la transferencia de pesos que se producen en las curvas entre los ejes delantero y trasero. Las transferencias de pesos provocan perdidas de adherencia, y la suspensión debe distribuirlas entre las ruedas delanteras y traseras para que el coche mantenga el agarre necesario en cada eje. Normalmente los coches con tracción trasera deben tener más adherencia en las ruedas traseras, mientras que los coches con tracción delantera necesitan más agarre en las ruedas delanteras. De este modo el coche puede aumentar la capacidad de aceleración a la salida de las curvas.

Un desequilibrio en el balanceo se debe corregir con la conducción. Cuando la adherencia está en el eje trasero, el coche es subvirador, y el piloto necesita incrementar el ángulo de giro para mantener el control. Esta es la pequeña contraprestación para poder incrementar la tracción que permite coger las curvas a más velocidad.

El desequilibrio del balanceo es una cuestión muy intuitiva. Para contrarrestarlo el piloto tiene que corregir cada variación que nota. Esto en inglés se llama “wheel fighting” (corrección de la dirección) y provoca un gran estrés en el conductor ya que constantemente tiene que estar corrigiendo la dirección del coche.

Este fue, probablemente, una de las primeras ventajas que notaron los conductores, ya que inmediatamente reconocieron que el coche era mucho más fácil de conducir, especialmente en las curvas y chicanes.

Determinar el muelle necesario para el equilibrio del balanceo y de los otros movimientos en el sistema fue relativamente fácil, puesto que teníamos claro que debíamos tomar como patrón los datos del sistema convencional que se había estado utilizando durante años.

No obstante, el equilibrio del balanceo nos mostró un elemento interesante. Una vez reducida la fluctuación, nos encontramos que el equilibrio óptimo era considerablemente más neutro que en la suspensión convencional. Por tanto las variaciones del equilibrio de balanceo se mantenían más próximas al equilibrio óptimo.

Los coeficientes de amortiguación obviamente eran menores. Las suspensiones convencionales solo utilizan cuatro amortiguadores, por tanto los coeficientes de amortiguación evidentemente representan un compromiso, lo más preciso posible, entre los movimientos de Balanceo, de Cabeceo y Vertical.

Para encontrar los coeficientes de amortiguación fue necesario calcular las inercias del coche a cada movimiento. La imagen de la izquierda muestra como medimos la inercia al Balanceo, dejándolo oscilar sobre un eje longitudinal situado sobre el centro de masas del coche. Todos pudimos ver la importancia de medir separadamente los movimientos de inercia para poder conseguir los valores óptimos de amortiguación.

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