Puntal Chapman - Chapman strut

Lotus Doce

El puntal Chapman es un diseño de suspensión trasera independiente que se utiliza para coches ligeros, especialmente deportivos y de carreras . Toma su nombre y es mejor conocido por su uso por Colin Chapman de Lotus .

El rasgo característico del puntal Chapman es un puntal vertical largo que combina un resorte helicoidal y un amortiguador , con un eje de transmisión articulado universalmente que forma el eslabón inferior de la suspensión.

Orígenes

Escarabajo robusto

El origen del diseño se encuentra en el Stout Scarab de 1932 de William Stout . Este automóvil con motor trasero usaba una suspensión trasera independiente del eje oscilante, con puntales coilover largos casi verticales desde puntos de montaje altos en el chasis del bastidor espacial . Stout también había sido diseñador de aeronaves y consideraba que los puntales oleosos de largo recorrido fabricados "el tren de aterrizaje del avión [es] el tipo de tren de rodaje más sencillo para la comodidad que se haya ideado hasta ahora". Los extremos inferiores de los puntales se unieron a las carcasas del eje de giro mediante casquillos giratorios. Varillas de radio de avance manejaron las fuerzas longitudinales.

Puntal MacPherson

En 1947, Earle MacPherson patentó el puntal MacPherson para su uso en el Chevrolet Cadet . Esta fue la primera verdadera suspensión de puntal para automóviles: el muñón del eje se fijó rígidamente al puntal, por lo que siempre mantuvo el mismo ángulo con él, en lugar de estar sujeto a través de una articulación giratoria como en el Stout's Scarab.

El puntal de MacPherson aprovechó las carrocerías unitarias que aparecieron en las nuevas fábricas después de la Segunda Guerra Mundial : el puntal requiere un punto de montaje superior alto, lo que sería difícil de arreglar para un chasis de escalera , pero también es ventajoso para la construcción unitaria ya que distribuye las cargas de suspensión. sobre un mayor volumen de la carrocería. Los nuevos diseños de automóviles también eran más ligeros y rápidos que los automóviles de antes de la guerra, un automóvil barato de producción en masa que ahora tiene un rendimiento que antes habría sido el dominio exclusivo de un automóvil deportivo caro. Los conductores exigían agarre a la carretera y comodidad que requerían una suspensión delantera independiente . El puntal de MacPherson era barato de fabricar y confiable en servicio, tenía pocas articulaciones móviles y usaba los nuevos amortiguadores telescópicos , en lugar de los brazos de palanca anteriores . El puntal de MacPherson también integró una barra estabilizadora , no solo para controlar el balanceo de la carrocería, sino también para reutilizarla como parte integral de la suspensión y así evitar la necesidad de una horquilla o una barra de radio en favor de un simple brazo de control de la oruga.

El puntal MacPherson parece haber tenido poca influencia en Chapman en este momento (aunque más tarde lo usaría sin éxito para la suspensión delantera de su Lotus 17 ). La suspensión de doble horquilla ya estaba bien establecida para la parte delantera de los automóviles de alto rendimiento. Un puntal delantero también habría requerido una altura mucho mayor que la disponible en un automóvil de carreras.

Goggomobil

En 1957, el Goggomobil ligero usó un diseño de suspensión similar al Scarab. Sin embargo, mucho más simple, el Goggomobil tenía ejes de transmisión desnudos que también actuaban como enlaces de suspensión, con las fuerzas de suspensión pasando a través de las juntas Hooke internas . Los semiejes de los ejes oscilantes solo se llevaban mediante las varillas de radio de arrastre, en lugar de una carcasa del eje, y los puntales largos se acortaron a un simple amortiguador de coilover.

Diseño de Chapman

Lotus Doce . El resorte del puntal, el eje de transmisión debajo y la varilla de radio solo se pueden ver

En 1956, Chapman estaba usando ejes traseros de Dion para sus autos de carreras Lotus y también para el Vanwall . Estos habían usado inicialmente resortes de láminas transversales , pero luego se cambiaron a amortiguadores coilover. Chapman había identificado algunas de las desventajas del De Dion como su alto peso no suspendido , la necesidad de estrías deslizantes en los ejes de transmisión traseros y también (una fijación típica de Chapman) su insensibilidad a los cambios de peso a medida que se consume combustible. Los primeros coches Lotus Twelve de Fórmula 2 utilizaron el mismo sistema, aunque la masa del De Dion era un inconveniente para un monoplaza ligero de carreras.

En una reunión del 750 Motor Club en 1957, Chapman vio el sistema Goggomobil y quedó impresionado por su simplicidad y ligereza al estilo de Lotus. El uso de los ejes de transmisión tanto para transmisión como como componente de suspensión atrajo a Chapman, quien siempre favoreció las soluciones que pudieran hacer que un componente cumpliera una doble función.

Los puntales Chapman se introdujeron en el primer automóvil monoplaza de Lotus , el Lotus Twelve . Este fue desarrollado como un Fórmula 2 de 1.5 litros en 1957, pero con un nuevo motor en 1958 también compitió en la Fórmula 1 . Este mismo automóvil también introdujo la rueda de banda oscilante de Lotus .

Había dos diferencias entre estos precursores y el puntal de Chapman. Como el Lotus Twelve tenía frenos de disco internos , no había necesidad de pasar el par de frenado a través de las varillas radiales. Chapman también evitó el eje de giro y sus cambios de inclinación con el recorrido de la suspensión, a favor de un eje de transmisión con dos juntas universales. La conexión entre el soporte del cubo y la base del amortiguador se hizo rígida, convirtiendo la unidad de resorte en un puntal y también controlando el ángulo de inclinación. El uso del eje de transmisión en sí mismo para controlar la vía trasera significaba que el eje podía tener una longitud fija, evitando la necesidad de una junta estriada deslizante y sus problemas de adherencia .

Chapman solicitó una patente sobre el diseño de su puntal el 13 de junio de 1957.

El puntal Chapman también apareció en el Lotus Sixteen de 1958. En 1959, este diseño fue revisado para usar una horquilla inferior. Esto, a su vez, requirió un retorno a una junta deslizante en el eje de transmisión.

Comparación con el puntal MacPherson

El puntal Chapman a menudo se confunde con el puntal MacPherson , ya que ambos usan un puntal superior casi vertical. La distinción es que el puntal MacPherson siempre requiere un brazo de control de riel inferior donde el Chapman usa el eje de transmisión y una varilla de radio ligero.

Como requiere un eje de transmisión, el puntal Chapman solo se puede usar en el extremo conducido del vehículo. Para los diseños de Lotus a los que se aplicó, esta fue su parte trasera. Los puntales MacPherson se utilizan con mayor frecuencia para la suspensión delantera y el eje del puntal forma el cojinete del perno rey , para el movimiento de la dirección. Hay pocas razones por las que un puntal Chapman no podría usarse de manera similar, aunque no hay registro de que esto se haya probado en un automóvil con tracción delantera o en las cuatro ruedas. Ambos diseños son puntales, donde la base del puntal está unida rígidamente al portador del cubo.

Chapman usó puntales MacPherson para la suspensión delantera del Lotus 17 . Estos no tuvieron éxito debido a los problemas de fricción que Chapman había trabajado para evitar con la junta del eje de transmisión deslizante. Posteriormente, el ex ingeniero de Lotus, Len Terry, desarrolló un kit de conversión de horquilla .

Aplicaciones

Coche Lotus 16 Grand Prix
Tenga en cuenta la altura del puntal trasero

Carros de carreras

• Lotus Doce
• Lotus 15
• Lotus dieciséis
• Lotus 17

Coches de carretera

Chasis de columna vertebral Lotus Elan

Los autos de carretera Lotus posteriores a los Doce también usaban el puntal Chapman para la suspensión trasera. Estos incluían el chasis de plataforma de fibra de vidrio Elite y el chasis de columna vertebral Elan . Los puntales Chapman y su amplia separación de las rutas de carga en el chasis se ajustaban bien a una estructura de piel estresada como la Elite y pueden haber influido en su elección. Eran menos apropiados para un chasis de columna vertebral, lo que requería estabilizadores anchos para transportar las cargas superiores de los puntales, una característica no similar a Chapman que agregaba peso para un solo propósito y era difícil de hacer lo suficientemente rígida. Se ha sugerido que las fuerzas de resorte de estos puntales se habrían soportado mejor como barras de torsión , que luego podrían haberse anclado a la columna de suspensión principal.

El Europa de motor central utilizó una versión modificada del puntal Chapman. Debido a la necesidad de aislar el motor y la transmisión del chasis para reducir el ruido y la vibración, los soportes de goma provocaron un movimiento lateral excesivo de los ejes de transmisión. En este caso, la ubicación lateral de los cubos se controló mediante una barra de radio diagonal agrandado hacia el frente. Se desarrollaron soportes de goma tipo sándwich que permitían el movimiento vertical mientras controlaban el movimiento lateral. Se encontraron problemas de vibración similares con el Elite, pero como estos solo tenían la vibración del diferencial para controlar en lugar de la vibración del motor, se pudo manejar mediante un diseño adecuado de los soportes de goma.

• Lotus Elite (Lotus 14)
• Lotus Elan
• Lotus Europa

Diseños sucesores

Lotus 18 con suspensión de horquilla

El exitoso Lotus 18 de 1960 con motor central ya no tenía la carrocería alta detrás del asiento del conductor en la que montar la parte superior de los puntales. En su lugar, usó una suspensión trasera de horquilla con horquillas inferiores de tubo de base ancha que llevaban amortiguadores coilover. Sin embargo, los trapecios superiores estaban, una vez más, en el estilo del puntal Chapman, utilizando los propios ejes de transmisión y una varilla de radio frontal. Esto es similar a la suspensión trasera independiente de Jaguar , que también utiliza los ejes de transmisión como brazo de control superior .

La versión 2016 de tracción total del crossover Fiat 500X basado en el Jeep Renegade usa suspensión de puntales Chapman multibrazo en la parte trasera, con puntales MacPherson en la parte delantera. Aunque los ejes de transmisión son un enlace de suspensión, lo que lo convierte en un puntal Chapman, también hay enlaces transversales adicionales.

Referencias