Transferencia de peso

Para otros usos, consulte Transferencia de peso (desambiguación) .

Camaro realizando un caballito durante las carreras de resistencia .

Un motociclista realizando un stoppie .

Un Toyota MR2 inclinado hacia el exterior de una curva.

La transferencia de peso y la transferencia de carga son dos expresiones que se usan de manera algo confusa para describir dos efectos distintos: ^[1]

• el cambio en la carga soportada por diferentes ruedas de vehículos incluso perfectamente rígidos durante la aceleración
• el cambio en la ubicación del centro de masa (CoM) en relación con las ruedas debido a la conformidad de la suspensión o al desplazamiento o chapoteo de la carga

En la industria del automóvil , la transferencia de peso se refiere habitualmente al cambio en la carga soportada por diferentes ruedas durante la aceleración. ^[2] Esto se denominaría más propiamente transferencia de carga , ^{[1] [3]} y esa es la expresión utilizada en la industria de las motocicletas , ^{[4] [5]} mientras que la transferencia de peso en motocicletas, en menor medida en automóviles, y el movimiento de carga en cualquiera de ellos se debe a un cambio en la ubicación del CoM en relación con las ruedas. Este artículo utiliza este último par de definiciones.

Transferencia de carga

En los vehículos con ruedas , la transferencia de carga es el cambio medible de la carga soportada por diferentes ruedas durante la aceleración (tanto longitudinal como lateral). ^[3] Esto incluye frenado y desaceleración (que es una aceleración a una tasa negativa). ^[6] No es necesario ningún movimiento del centro de masa en relación con las ruedas, por lo que los vehículos sin suspensión pueden experimentar la transferencia de carga. La transferencia de carga es un concepto crucial para comprender la dinámica del vehículo . Lo mismo ocurre con las bicicletas, aunque solo longitudinalmente. ^[4]

Porque

Las principales fuerzas que aceleran un vehículo se producen en los neumáticos ' parches de contacto . Dado que estas fuerzas no se dirigen a través del CoM del vehículo, se generan uno o más momentos cuyas fuerzas son las fuerzas de tracción de los neumáticos a nivel del pavimento, el otro (igual pero opuesto) es la inercia de masa ubicada en el CoM y el brazo de momento es la distancia desde la superficie del pavimento hasta CoM. Son estos momentos los que provocan variaciones en la carga distribuida entre los neumáticos. A menudo esto es interpretado por el observador casual.como un movimiento de balanceo o cabeceo de la carrocería del vehículo. Un vehículo perfectamente rígido, sin suspensión que no exhibiría cabeceo o balanceo de la carrocería, todavía se somete a transferencia de carga. Sin embargo, el cabeceo y balanceo de la carrocería de un vehículo no rígido agrega alguna (pequeña) transferencia de peso debido al (pequeño) desplazamiento horizontal del CoM con respecto al recorrido vertical de la suspensión del eje de la rueda y también debido a la deformación de los neumáticos, es decir, el contacto desplazamiento del parche con respecto a la rueda.

Bajar el CoM hacia el suelo es un método para reducir la transferencia de carga. Como resultado, la transferencia de carga se reduce tanto en dirección longitudinal como lateral. Otro método para reducir la transferencia de carga es aumentando la separación de las ruedas. Aumentar la distancia entre ejes (longitud) del vehículo reduce la transferencia de carga longitudinal mientras que aumentar la pista del vehículo (ancho) reduce la transferencia de carga lateral. La mayoría de los automóviles de alto rendimiento están diseñados para sentarse lo más bajo posible y, por lo general, tienen una distancia entre ejes y una pista más largas.

Una forma de calcular el efecto de la transferencia de carga, teniendo en cuenta que este artículo utiliza "transferencia de carga" para referirse al fenómeno comúnmente denominado "transferencia de peso" en el mundo automotriz, es con la llamada "ecuación de transferencia de peso":

${\displaystyle \Delta Weight_{front}=a{\frac {h}{b}}m}$ o ${\displaystyle \Delta Weight_{front}={\frac {a}{g}}{\frac {h}{b}}w}$

donde es el cambio en la carga soportada por las ruedas delanteras, es la aceleración longitudinal, es la aceleración de la gravedad , es la altura del centro de masa, es la distancia entre ejes, es la masa total del vehículo y es el peso total del vehículo. ^{[7] [8]}${\displaystyle \Delta Weight_{front}}$${\displaystyle a}$${\displaystyle g}$${\displaystyle h}$${\displaystyle b}$${\displaystyle m}$${\displaystyle w}$

La transferencia de peso implica el movimiento real (relativamente pequeño) del CoM del vehículo en relación con los ejes de las ruedas debido al desplazamiento del chasis a medida que la suspensión cumple, o de la carga o los líquidos dentro del vehículo, lo que da como resultado una redistribución de la carga total del vehículo entre los neumáticos individuales.

Centro de masa

La transferencia de peso ocurre cuando el CoM del vehículo cambia durante las maniobras automotrices. La aceleración hace que la masa suspendida gire alrededor de un eje geométrico, lo que resulta en la reubicación del CoM. La transferencia de peso de adelante hacia atrás es proporcional al cambio en la ubicación longitudinal del CoM a la distancia entre ejes del vehículo, y la transferencia de peso de lado a lado (sumada en la parte delantera y trasera) es proporcional a la relación del cambio en la ubicación lateral del CoM a la pista del vehículo.

Los líquidos, como el combustible, fluyen fácilmente dentro de sus contenedores, provocando cambios en el CoM del vehículo. A medida que se consume combustible, no solo cambia la posición del CoM, sino que también se reduce el peso total del vehículo.

A modo de ejemplo, cuando un vehículo acelera, puede producirse una transferencia de peso hacia las ruedas traseras. Un observador externo podría presenciar esto cuando el vehículo se inclina visiblemente hacia atrás o se pone en cuclillas . Por el contrario, al frenar, puede ocurrir una transferencia de peso hacia la parte delantera del automóvil. Al frenar con fuerza, puede ser claramente visible incluso desde el interior del vehículo cuando el morro desciende hacia el suelo (la mayor parte de esto se debe a la transferencia de carga). De manera similar, durante los cambios de dirección (aceleración lateral), puede ocurrir una transferencia de peso al exterior de la dirección del giro.

La transferencia de peso es generalmente de mucha menos importancia práctica que la transferencia de carga , al menos para automóviles y SUV. Por ejemplo, en un giro de 0,9 g, un automóvil con una pista de 1650 mm y una altura de CoM de 550 mm verá una transferencia de carga del 30% del peso del vehículo, es decir, las ruedas exteriores verán un 60% más de carga que antes, y los interiores un 60% menos. El agarre total disponible se reducirá alrededor de un 6% como resultado de esta transferencia de carga. Al mismo tiempo, el CoM del vehículo normalmente se moverá lateral y verticalmente, con respecto al parche de contacto, no más de 30 mm, lo que conducirá a una transferencia de peso de menos del 2% y una reducción correspondiente en el agarre del 0,01%.

Tracción

La transferencia de carga hace que la tracción disponible en las cuatro ruedas varíe a medida que el automóvil frena, acelera o gira. Este sesgo a que un par de neumáticos haga más "trabajo" que el otro par da como resultado una pérdida neta de tracción total disponible. La pérdida neta se puede atribuir al fenómeno conocido como sensibilidad a la carga de los neumáticos .

Una excepción es durante la aceleración positiva cuando la potencia del motor está impulsando dos o menos ruedas. En esta situación en la que no se utilizan todos los neumáticos, la transferencia de carga puede ser ventajosa. Como tal, los autos más potentes casi nunca tienen tracción delantera , ya que la aceleración en sí misma hace que la tracción de las ruedas delanteras disminuya. Esta es la razón por la que los autos deportivos generalmente tienen tracción trasera o tracción total (y en el caso de tracción total, la potencia tiende a inclinarse hacia las ruedas traseras en condiciones normales).

Dese la vuelta

Si la transferencia de carga (lateral) alcanza la carga de la llanta en un extremo de un vehículo, la rueda interior de ese extremo se levantará, lo que provocará un cambio en las características de manejo. Si alcanza la mitad del peso del vehículo, comenzará a volcarse. Algunos camiones grandes se vuelcan antes de patinar, mientras que los vehículos de pasajeros y los camiones pequeños suelen volcar sólo cuando salen de la carretera. Instalar neumáticos de carreras en un vehículo alto o estrecho y luego conducirlo con fuerza puede provocar un vuelco.

Ver también

• Barra antivuelco
• Dinámica de bicicletas y motocicletas
• Manejo del coche

Referencias

1. Foale, Tony (2006). Manipulación de motocicletas y diseño de chasis (Segunda ed.). Tony Foale Designs. págs. 9–1. ISBN 978-84-933286-3-4.
2. Gillespie, Thomas D. (1992). Fundamentos de la dinámica de vehículos . SAE Internacional. ISBN 978-1-56091-199-9.
3. Pacejka, Hans B. (2006). Dinámica de neumáticos y vehículos (Segunda ed.). SAE Internacional. págs. 14-15. ISBN 978-0-7680-1702-1. Consultado el 31 de marzo de 2009 .
4. Cossalter, Vittore (2006). Dinámica de la motocicleta (Segunda ed.). Lulu.com. págs. 84–85. ISBN 978-1-4303-0861-4.
5. Cocco, Gaetano (2005). Diseño y tecnología de motocicletas . Libros de motor. págs. 40–46. ISBN 978-0-7603-1990-1.
6. Jazar, Reza N. (2008). Dinámica del vehículo . Saltador. pag. 72. ISBN 978-0-387-74243-4. Consultado el 31 de marzo de 2009 .
7. John Pearley Huffman (junio de 2010). "La física de los soportes de ruedas" . Coche y Conductor . Consultado el 13 de julio de 2013 .
8. P. Gritt (20 de agosto de 2002). "Introducción a los sistemas de frenos" (PDF) . DaimlerChrysler . Consultado el 13 de julio de 2013 .

enlaces externos

• Clasificaciones de vuelco del DOT por tipo de vehículo