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R&H

(conducción y maniobrabilidad)
Encontrar el equilibrio perfecto entre comodidad de conducción y maniobrabilidad

Es bien sabido que dos dimensiones importantes del rendimiento del vehículo, el comportamiento en conducción y la maniobrabilidad, son objetivos inversamente proporcionales, de modo que centrarse en una dimensión va en detrimento de la otra. Por eso, los ingenieros deben esforzarse por encontrar el equilibrio óptimo que se adapte a las características del modelo en desarrollo, una tarea más fácil de decir que de hacer. El rendimiento de R&H se “siente” a un nivel sensorial que no se puede cuantificar fácilmente, y cada conductor, cada uno con hábitos diferentes, parece discrepar en los criterios de evaluación.
Aun así, Hyundai Motor Group se esfuerza por encontrar ese equilibrio: bajo la premisa más amplia de diseñar un automóvil “Divertido de conducir”, estamos desarrollando varias tecnologías de R&H que se adapten mejor a los hábitos de conducción de nuestros grupos de consumidores más representativos.

TECNOLOGÍATecnologías clave de R&H

El perfecto equilibrio entre el pasajero, el vehículo y la carretera

Un criterio importante para el rendimiento de R&H es si el vehículo responde bien a la intención del conductor. A veces, el vehículo debe poder transitar sin problemas por una superficie irregular, suavizando el impacto que recibe el pasajero; en otras ocasiones, como cuando se toman curvas a alta velocidad, también es importante mantener una estabilidad firme, a pesar del compromiso de la comodidad de conducción.

Para aquellos que mantienen un interés más que pasajero en el R&H, los términos “dirección” y “suspensión” deberían resultar familiares. No es un eufemismo decir que la historia del volante es efectivamente la historia de la maniobrabilidad de la automoción. En los primeros años, los volantes eran mecánicos. Luego hizo aparición el sistema de la “dirección asistida”, mediante el cual el esfuerzo de accionamiento del volante del conductor estaba asistido hidráulicamente. Alrededor del nuevo milenio llegaron el C-MDPS, que incorporó un motor a la columna de dirección, y el R-MDPS, que incorporó un motor eléctrico al bastidor entre las ruedas delanteras. Juntos, dieron a los conductores opciones en un sistema que se adaptaría mejor a sus hábitos y necesidades.

Mientras tanto, la suspensión, otra parte importante responsable de la comodidad de conducción, fue testigo de innovaciones que la permitieron lidiar mejor con diferentes superficies de carreteras y garantizar la estabilidad del vehículo. La suspensión mecánica de los primeros años evolucionó empleando un controlador de fuerza de amortiguación variable; luego, cuando los mecanismos de control electrónico se convirtieron en la nueva corriente principal, evolucionaron hasta convertirse en la suspensión con control electrónico (ECS, Electronic Control Suspension) de hoy en día, ahora capaz de asegurar de manera más rigurosa la comodidad de conducción en todas las situaciones. 

La investigación moderna en R&H busca el desarrollo simultáneo de la dirección y la suspensión, centrándose en el siempre codiciado equilibrio óptimo que maximice la maniobrabilidad y minimice el compromiso de la comodidad de conducción. En ese sentido, estamos aprovechando nuestro conocimiento acumulado en R&H en vehículos de alto rendimiento (por ejemplo, vehículos de carreras del Campeonato Mundial de Rally, WRC), aprovechando sus lecciones en nuestros vehículos producidos en serie.

TECNOLOGÍA CLAVE
1. Comodidad de conducción
Meticulosidad en el diseño: la suspensión

En busca de la esquiva “mejora simultánea” en R&H

El sistema de suspensión, un gran pilar del rendimiento de R&H, sirve para minimizar el impacto físico que se transmite a los pasajeros en el habitáculo, manteniendo al mismo tiempo el equilibrio físico del vehículo. El sistema está compuesto por muchas piezas (el amortiguador, el resorte helicoidal [o neumático], la barra estabilizadora, el brazo inferior, por nombrar algunas) que cumplen funciones críticas en la funcionalidad del sistema. Por lo tanto, mejorar la suspensión implica no solo una mejora integral del sistema, sino también la optimización de la estructura y las características de las piezas individuales.

Con ese objetivo, un enfoque reciente en el desarrollo de R&H ha sido lograr un diseño de suspensión más meticuloso, uno que pueda variarse para adaptarse a diferentes segmentos y a las necesidades cada vez más divergentes de los consumidores modernos. 

Para los automóviles grandes con tracción trasera, la suspensión sufrió cambios estructurales que priorizaron una conducción lujosa y tranquila. El brazo superior de dos tipos en la rueda delantera fue reemplazado por el de un solo tipo para mejorar no solo la comodidad sino también la dirección. El brazo de asistencia de la rueda trasera se movió hacia atrás (con respecto a la dirección de avance del vehículo), lo que permitió que la rueda trasera se mantuviera recta sin virar hacia afuera al tomar una curva. Por último, la mayoría de estas piezas se fabricaban con aluminio, lo que contribuyó al diseño ligero del vehículo y a la agilidad de su maniobrabilidad. 

El brazo superior cambió del tipo doble al tipo único.
El brazo de asistencia se movió hacia atrás (con respecto a la dirección de avance del vehículo).

Las suspensiones de los automóviles de tamaño mediano a grande con tracción delantera suelen ser difíciles de ajustar. Si están demasiado firmes, el automóvil se sentirá como si estuviera “saltando” sobre la superficie de la carretera; si están demasiado blandas, las ruedas traseras a menudo perderán agarre a altas velocidades. Para aliviar estos problemas en ambos extremos, los ingenieros aplicaron las tecnologías HRS (Hydraulic Rebound Stopper, Tope de rebote hidráulico) y MVS (Modular Valve System, Sistema de válvulas modulares) a la suspensión trasera, reduciendo de forma eficaz el impacto de rebote en los asientos traseros y mejorando la estabilización y la amortiguación. 

Para los sedanes deportivos que encarnan la filosofía “Divertido de conducir” de la marca, las ruedas delanteras estaban equipadas con brazos inferiores que constan de dos eslabones de aluminio. La estructura se insertó directamente en los soportes, lo que ayudó a mejorar el agarre de los neumáticos a las altas velocidades y/o en las curvas. Además, se insertaron resortes de rebote en el interior del amortiguador, que sirven para minimizar la intensidad del movimiento ondulatorio del automóvil sobre los badenes y para evitar que los neumáticos se eleven durante las curvas rápidas. Las ruedas traseras también experimentaron un cambio estructural en el brazo de asistencia, mejorando nuevamente la estabilidad en las curvas.

Estructura de suspensión multienlace McPherson en las ruedas delanteras

El cambio en la calidad de conducción es más visible al viajar por una carretera con curvas. Un problema común a las plataformas de automóviles antiguos era que al tomar una curva, las ruedas delanteras eran propensas al subviraje (los neumáticos se deslizan en la dirección en la que viaja, lo que aumenta el radio de giro del vehículo), agravado por el problema de las ruedas traseras que no responden a tiempo.

Para solucionar este problema, se realizaron cambios en el avance de la rueda y el ángulo de la rueda delantera. La rueda establece el grado por el que el eje de pivote (dirección) se inclina hacia el interior o la parte trasera del vehículo, y su ángulo y avance influyen en la dirección: la rueda tiende a agregar amortiguación, mientras que el avance tiende a agregar “sensación”. Tanto el ángulo de lanzamiento como el avance de la rueda se ampliaron, mejorando la estabilidad a altas velocidades. En la rueda trasera, se ajustó el ángulo de montaje del amortiguador. Montado anteriormente en una ligera inclinación hacia adelante, ahora su posición es prácticamente recta, de manera que absorbe mejor el impacto de las superficies salientes en movimiento. 

Más allá de estos cambios estructurales, ECS es otra evolución particularmente notable de la suspensión. Los sensores de aceleración vertical montados en la parte delantera y trasera del vehículo miden el movimiento del automóvil y envían las mediciones a la unidad de control del motor (ECU, Engine Control Unit). La ECU analiza estos datos y determina la fuerza de amortiguación óptima, y ejerce esta fuerza sobre el vehículo a través del amortiguador controlado electrónicamente. El resorte de rebote dentro del amortiguador también desempeña un papel importante en este proceso, ya que limita la intensidad del movimiento ondulatorio del automóvil sobre un badén y evita que la carrocería del automóvil se mueva en las curvas al elevar los neumáticos.  

La evolución de la suspensión

Vista previa de la suspensión neumática: ajuste automático de la altura de la carrocería

Vista previa de las condiciones de la carretera para preajustar la fuerza de amortiguación

Una tecnología que utiliza la cámara orientada hacia adelante y la información de navegación para obtener una “vista previa” de las condiciones de la carretera y realiza un ajuste previo a la fuerza de amortiguación óptima.

TECNOLOGÍA CLAVE
2. Maniobrabilidad
Más intrincada, más delicada: maniobrabilidad

En busca de una dirección más ágil

La razón fundamental que se esconde detrás de la evolución del volante a la dirección asistida motorizada (MDPS, Motor-Driven Power Steering) fue simple: un mayor ahorro de combustible. La dirección hidráulica funcionó de manera excelente para reducir los esfuerzos de dirección del conductor y para garantizar una maniobrabilidad más estable, pero dado que usaba la potencia del motor para accionar las piezas asociadas, empeoró el ahorro de combustible.

La dirección asistida nació para solucionar este problema; dependiendo de la posición de montaje del motor, se le llamó C-MDPS (columna) o R-MDPS (cremallera), y se aplicó selectivamente a los vehículos teniendo en cuenta la capacidad, el coste y el peso.

C-MDPS tiene el motor montado en la columna de dirección y su principal ventaja es su facilidad de acceso. Para los conductores convencionales que utilizan sus vehículos para el uso diario, C-MDPS debería ser más que suficiente para sus necesidades de maniobrabilidad. Por otro lado, R-MDPS tiene el motor montado en el engranaje de cremallera, y su ventaja reside en una maniobrabilidad superior garantizada gracias a que el motor controla directamente el engranaje de la dirección. Más recientemente, el motor y la ECU de R-MDPS se han vuelto lo suficientemente intrincados como para servir potencialmente como base para los sistemas de conducción autónomos. 

La “tecnología clave” en el desarrollo de la maniobrabilidad sería la tecnología VGR (Variable Gear Ratio, Relación de transmisión variable), una mejora notable con respecto a la relación de transmisión fija que se encontraba en los sistemas de dirección anteriores. VGR, como su propio nombre indica, varía la relación de transmisión (la proporción del movimiento de la rueda frente al movimiento de la barra de la cremallera de dirección) dependiendo de la situación. A altas velocidades, VGR reduce la relación de transmisión para lograr una maniobrabilidad más sensible y durante las curvas que requieren un gran movimiento de dirección, el sistema aumenta la relación de transmisión para una mayor agilidad. Junto con otros mecanismos como R-MDPS, DTVC (Dynamic Torque Vectoring Control, Control de vectorización del par de torsión dinámico) y M-LSD (Mechanical-Limited Slip Differential, Diferencial de deslizamiento limitado mecánico), VGR contribuye hoy en día a una maniobrabilidad más ágil y estable.

 

R-MDPS con VGR aplicado

Otra tecnología que sirve para mejorar la complejidad de la dirección es DTVC. DTVC es la evolución de próxima generación de la tecnología de vectorización del par de torsión, que aplica el freno a la rueda interior para suavizar el proceso de tomar curvas. A diferencia de la vectorización del par de torsión, que solo se activa al salir de las curvas, DTVC está activo durante todo el proceso de giro, aplicando delicadamente la presión de frenado necesaria a la rueda interior incluso cuando el vehículo está acelerando o manteniendo su velocidad. Esto ayuda a prevenir el subviraje, sin mencionar la reducción del tiempo de vuelta. La tecnología es aún más impresionante porque es funcional en todas las condiciones de la carretera, incluso en terrenos nevados con poca fricción.

Finalmente, M-LSD no puede pasar desapercibido en una descripción de las mejoras en la dirección. Durante las curvas cerradas, donde una fuerte aceleración lateral es inevitable, las ruedas exteriores reciben la mayor parte de la carga y, por lo tanto, logran un agarre más intenso, pero las ruedas internas, por el contrario, se deshacen de la carga y pierden su agarre a la superficie de la carretera. DTVC, como se mencionó anteriormente, solo aplicaría los frenos a las ruedas internas para recuperar el agarre y que el automóvil siga su recorrido. M-LSD, por otro lado, logra el par de torsión utilizado para limitar el deslizamiento de las ruedas interiores directamente a las ruedas exteriores, lo que permite una aceleración estable en las curvas sin perder potencia.

M-LSD ayuda al conductor a girar en curvas cerradas con estabilidad.

TECNOLOGÍA CLAVE
3. Sistema de control
Muy estable, independientemente de las condiciones de la carretera

Control y distribución de potencia superiores de HTRAC

Para el conductor preocupado por la seguridad, el logotipo “4WD” (tracción a las 4 ruedas) en la parte trasera del automóvil debe ser llamativo. El logotipo puede incluso ser un recordatorio escalofriante: “¿recuerda lo ansioso que estaba sentado al volante en una carretera nevada y sinuosa?” De hecho, la tracción en las cuatro ruedas (4WD) se desarrolló para calmar la ansiedad de los conductores. Al detectar electrónicamente la velocidad del vehículo y las condiciones de la carretera, el sistema 4WD distribuye en consecuencia la potencia del motor y la fuerza de frenado entre las cuatro ruedas, lo que garantiza la estabilidad en carreteras resbaladizas o en curvas cerradas. 

Pero con más piezas incorporadas al sistema, la tecnología 4WD supone ruidos y vibraciones adicionales y disminuye la capacidad de maniobrabilidad y el ahorro de combustible. Sin embargo, HTRAC, el sistema 4WD de vanguardia de Hyundai Motor Group, ha solucionado hábilmente estos problemas. Acuñado al combinar la “H” de Hyundai Motor Group con “Trac” de tracción, HTRAC puede transmitir la potencia del motor a las ruedas de varias formas en consonancia con las condiciones de la carretera.

Montado en la línea de Genesis por primera vez, HTRAC aumentó el rendimiento de tracción en carreteras nevadas, heladas y lluviosas, contribuyendo al mismo tiempo al ahorro de combustible del vehículo, el rendimiento NVH y la maniobrabilidad en carretera. 

En el modo normal, al girar en curvas cerradas, el vehículo entra en modo 4WD completo; durante el modo deportivo, sin embargo, se transmite más potencia a las ruedas traseras en una disposición similar a la de RWD. Siempre que el vehículo se mantenga relativamente estable, ATCC (Advanced Traction Cornering Control, Control de tracción avanzado en curvas; un mecanismo de vectorización de par de torsión) funciona conjuntamente con el HTRAC para lograr una maniobrabilidad más ágil. 

Sin embargo, en situaciones legítimamente inestables, el ESC (Electronic Stability Control, Control electrónico de estabilidad) interviene para mantener el vehículo en un recorrido estable. El sistema detecta la velocidad del vehículo, el ángulo de dirección, la aceleración lateral y la velocidad de guiñada para calcular el recorrido previsto del vehículo. Si el recorrido actual se desvía solo un poco del recorrido previsto, el sistema simplemente ajusta la relación de transmisión de potencia a las ruedas, dependiendo del modo de conducción; si el recorrido actual se desvía mucho, el sistema controla el deslizamiento y/o la velocidad de guiñada para recuperar el recorrido previsto del vehículo.

Las desviaciones leves del recorrido activan el control dependiente del modo; las desviaciones importantes activan el control de deslizamiento y/o de la velocidad de guiñada.

El sistema HTRAC también está instalado en los vehículos utilitarios deportivos (SUV, Sport Utility Vehicle) como Santa Fe y Tucson, ayudando a sus características de modo de conducción con una transmisión variable de la potencia a las ruedas traseras. Estos SUV, en particular, vienen con los tres “modos de terreno” para atravesar terrenos difíciles. Estos modos son NIEVE, BARRO y ARENA. Cada modo funciona estableciendo la distribución de potencia, la relación de transmisión y los niveles de aceleración y desaceleración óptimos para el terreno, para lo cual el papel del sistema HTRAC es fundamental.

 El sistema HTRAC se probó en el circuito de Nurburgring de Alemania, por su resistencia en condiciones extremas; en Arjeplog, Suecia, por su durabilidad en fríos extremos; y en Grossglockner, Austria, por su rendimiento de frenado. En conjunto, las pruebas confirmaron las altas puntuaciones del sistema HTRAC en rendimiento de conducción y durabilidad.

Variaciones de rendimiento por modo de conducción

El sistema HTRAC optimiza la distribución de potencia a las ruedas delanteras y traseras al modo de conducción actual. En el modo ECO, el sistema distribuye la mayor parte de la potencia a las ruedas motrices principales (delanteras), minimizando la pérdida de potencia en las ruedas traseras de apoyo y, por tanto, maximizando el ahorro de combustible. En el modo COMFORT, el sistema distribuye una mayor parte de la potencia a las ruedas traseras, dando prioridad a la comodidad de conducción. En el modo DEPORTIVO, el sistema otorga una participación aún mayor a las ruedas traseras, maximizando el dinamismo de maniobrabilidad. El esquema de distribución de potencia que sigue al modo de conducción, como se ilustra a continuación, también se puede ver en el panel.

Rendimiento de conducción optimizado para el terreno

Para optimizar mejor su rendimiento de conducción en varios terrenos (NIEVE, BARRO y ARENA), el segmento de SUV medio y superior ahora viene con el modo terreno, que controla íntegramente el estado de AWD del vehículo, el motor, la transmisión y los frenos para que coincida con las necesidades del terreno específico.

El sistema AWD (All-Wheel-Drive, tracción a las cuatro ruedas) reacciona al deslizamiento de las ruedas delanteras y traseras ajustando agresivamente la distribución de la potencia para ayudar a que el vehículo escape. El sistema de transmisión optimiza el par del motor y el patrón de cambios para adaptarse al terreno. El ESC aplica los frenos a las ruedas izquierda y derecha para eliminar el deslizamiento de los neumáticos y permitir que el vehículo se escape de un punto muerto.