Módulo 4.1 – Carrocería

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Este capítulo se compone de seis partes o módulos, de las que la última es un resumen repaso del tema completo.

Aunque el tema central es la carrocería, se mencionan otros contenidos técnicos.

Algunos se habrán visto en anteriores capítulos y otros se tratarán a fondo en los siguientes.

La carrocería del automóvil es lo que se ve desde el exterior, bueno parte de esta, pues sus componentes abarcan todo el coche, de hecho, es en la carrocería donde asienta todo lo demás que conforma el automóvil.

El programa de este módulo 4 se ve a continuación, completo el de la parte 1 (4.1) que se va a desarrollar y resumidos los restantes.

Programa módulo 4

Módulo 4.1

  • Elementos de la carrocería y su relación con la estructura e implantaciones
  • Funciones de la carrocería con diferentes implantaciones técnicas
  • Funciones de soporte de la carrocería con diferentes estructuras e implantaciones técnicas:
    • Bastidor independiente soldado al monocasco
    • Monocasco con plataforma
    • Monocasco portante con plataforma
    • Túnel central o espina dorsal
    • Monocasco portante con subchasis
    • Tubular
    • Monocasco portante con subchasis cortos
    • Bastidor independiente atornillado al monocasco
  • Identificación de partes de la carrocería
  • Puntos de apoyo en la carrocería de elementos relacionados con la geometría de las ruedas en el suelo
  • Torsión y flexión de la estructura de carrocería y estabilidad
  • Geometría de suspensión y dirección relacionada con sus apoyos en la carrocería como referencia
  • Particularidades de la carrocería en coches eléctricos y con pila de combustible de hidrógeno

Módulo 4.2

  • Tipos de estructuras de carrocería y su relación con la seguridad

Módulo 4.3

  • Tipos de carrocería por su forma exterior y línea

Módulo 4.4

  • Aerodinámica del automóvil

Módulo 4.5

  • Procesos de construcción del automóvil
  • Dimensiones y materiales de construcción
  • Plataforma común y diseño modular

Módulo 4.6

  • Resumen repaso

Elementos de la carrocería y su relación con la estructura e implantaciones

La carrocería está formada por diferentes partes, siendo las que más resaltan el habitáculo donde van los ocupantes, y que ha de proteger a los ocupantes en caso de colisión como se explicó en el anterior capítulo de seguridad, y las partes delantera y trasera, que según la implantación técnica irá en una el motor y en la otra el maletero, estas partes también colaboran en gran manera en la protección de los ocupantes.

La carrocería tiene una estructura interna, paneles de cierre de las diferentes partes o separaciones, que pueden ser interiores o exteriores y los cristales.

Como introducción a estas explicaciones vemos esta animación que lo resalta, sobre un automóvil en formato todocamino o SUV con motor delantero longitudinal y propulsión (tracción trasera).

Funciones de la carrocería

  • Soporte de los elementos mecánicos; motor (longitudinal delantero), embrague, caja de cambios, transmisión (con el árbol desde la caja de cambios al diferencial trasero), diferencial, palieres, suspensión (solo se ven los muelles) y dirección (en esquema) entre otros más no representados
  • Transportar a los pasajeros; se ve solamente al conductor y se dispone de cuatro plazas más
  • Transportar el equipaje; es el maletero, que por la implantación técnica está detrás del habitáculo en este caso
  • Se identifica la estructura interna de la carrocería, es como un esqueleto del que dependen las principales cualidades de protección de los ocupantes en el habitáculo, las zonas delantera, trasera y central bajo el piso que son deformables progresivamente para absorber energía y que afecte lo menos posible al habitáculo que es rígido
  • Los paneles internos cierran los huecos de la carrocería asentándose en la estructura interna, los hay bajo el habitáculo y entre este y las partes delantera y trasera, son los principales
  • Los paneles externos cierran los huecos desde la estructura al exterior, y son las aletas, puertas, techo, capó delantero (del motor) y trasero (maletero, es en realidad un portón) y laterales
  • Los cristales, además de permitir ver el exterior, colaboran con el resto de componentes en la seguridad pasiva secundaria de la carrocería

Es sumamente importante que la carrocería aporte la mejor protección a los ocupantes en caso de colisión, para lo que el habitáculo ha de mantenerse lo más indeformable que sea posible, sea cual sea su estructura y tipo o forma de carrocería.

Lo relacionado con la estructura y sus aportaciones lo veremos con detalle en el capítulo 4.2, y los tipos o formas de las líneas en el 4.3, relacionando todos los contenidos con las demás tecnologías para ofrecer la visión más completa del automóvil como lo que es, un conjunto.

Seguimos resaltando las funciones de la carrocería en automóviles con diferentes implantaciones y formas.

Funciones de la carrocería; motor longitudinal delantero y propulsión (tracción trasera)

Empezamos con este peculiar automóvil, del que identificaremos al final su tipo, resaltando las funciones de la carrocería:

Soporte de los elementos mecánicos

  • Motor (longitudinal delantero), embrague, caja de cambios, árbol de transmisión, diferencial y palieres hasta las ruedas traseras motrices
  • Suspensión; delantera y trasera por brazos longitudinales, muelles y amortiguadores, es por eje rígido
  • Dirección, representada en esquema

Transportar a los pasajeros

  • Está el conductor y tiene otra plaza más

Transportar el equipaje

  • En el maletero, aunque por el tipo de automóvil no es lo más importante

Proteger a los ocupantes en caso de colisión

  • Se resalta en rojo la estructura rígida del habitáculo y en azul las zonas delantera, trasera y central bajo el piso, que se deforman progresivamente en caso de colisión respectivamente frontal, trasera y lateral

Vemos también:

  • Los apoyos elásticos o soportes del motor y caja de cambios en la carrocería, para absorber vibraciones y ruido, entre los apoyos del motor se incluye la guía para que, en caso de colisión frontal, y deformación progresiva de esta zona, el motor vaya a la parte baja del habitáculo evitando daños a los ocupantes
  • Se ve el funcionamiento de las suspensiones y se resaltan los puntos de apoyo de la suspensión delantera y trasera en la carrocería, que determinan la geometría de asentamiento de las ruedas en el suelo, factor principal en la estabilidad del automóvil
  • Este automóvil es un «Hot rod», muy frecuente en Estados Unidos. Lo más habitual es que este tipo de vehículos sean de construcción artesanal, por lo que la estructura interna de la carrocería no tendrá el comportamiento de seguridad pasiva secundaria que se han comentado, lo hemos explicado con enfoques didácticos y como repaso al capítulo anterior (3)

La estructura de carrocería de este tipo de automóviles es, lo más habitualmente, de bastidor independiente, muy robusto, pero sin capacidad apreciable de deformación progresiva.

En los automóviles actuales que llevan este tipo de carrocería, todoterreno, se pueden incorporar complementos para mantener la mayor rigidez posible y soportar torsiones y flexiones de la estructura con ciertas capacidades de deformación en zonas críticas en caso de colisión.

Funciones de la carrocería; motor transversal delantero y tracción (delantera)

Tras haber visto las funciones de la carrocería en un automóvil muy particular, lo repetimos en otro con tecnología, tanto en carrocería como implantaciones, muy habitual:

Soporte de los elementos mecánicos

  • Motor (transversal delantero), embrague, caja de cambios con el diferencial, todo esto forma el grupo motopropulsor y es un conjunto, desde el diferencial los palieres llegan hasta las ruedas delanteras motrices
  • Suspensión; delantera independiente Mc Pherson con muelles y amortiguadores, y trasera con brazo longitudinal, barras de torsión transversales y amortiguadores
  • Dirección de cremallera

Transportar a los pasajeros

  • Tiene cuatro plazas además del conductor

Transportar el equipaje

  • En el maletero tras el habitáculo

Proteger a los ocupantes en caso de colisión

  • En rojo la estructura rígida del habitáculo y en azul las zonas delantera y trasera, ambas deformables en caso de colisión por sus zonas, además de la parte central bajo el piso del habitáculo, también deformable, para absorber energía en colisión lateral y separar a los ocupantes de ese lado del impacto
  • Los apoyos elásticos o soportes del motor y caja de cambios en la carrocería, absorben vibraciones y ruido
  • La guía del conjunto motor y caja de cambios, en caso de colisión frontal y deformación progresiva de esta zona, le dirige a la parte baja del habitáculo para que no entre en este evitando lesiones a los ocupantes
  • Se ve el funcionamiento de las suspensiones y se resaltan los puntos de apoyo de la suspensión delantera y trasera en la carrocería, además del apoyo de la dirección, que determinan la geometría de asentamiento de las ruedas en el suelo, factor trascendental en la estabilidad del automóvil
  • La línea de carrocería de este automóvil es de tres volúmenes

Las explicaciones son extrapolables a los demás automóviles con distintas implantaciones y líneas, desde hace ya bastantes años, al ser imprescindible superar exigentes ensayos de colisión que determinan la calidad de protección en seguridad pasiva secundaria y terciaria.

También estas pruebas afectan a la seguridad activa o primaria, pues se tienen en cuenta los sistemas que incorpore el automóvil para avisar al conductor en situaciones críticas e incluso actuar sobre los mandos del automóvil, estas últimas son las ayudas avanzadas a la conducción ADAS.

Funciones de soporte de la carrocería con diferentes estructuras e implantaciones técnicas

Vamos a ver estos contenidos en dos animaciones con automóviles muy distintos en las tecnologías que montan, y que llevarán a diferentes resultados, acordes con los objetivos previstos de utilización.

Al ser también de distintos años las valoraciones actuales serán muy exigentes para los más antiguos.

Se resaltan los apoyos en la carrocería del motor, caja de cambios y elementos de suspensión y dirección.

Coche 1. Todoterreno (Cournil SCD, antecesor del UMM Alter)

  • La estructura de carrocería es de bastidor independiente soldado al monocasco
  • Suspensiones delantera y trasera por ejes rígidos con ballestas longitudinales y amortiguadores
  • Motor longitudinal delantero, por detrás del eje, y 4×4 conectable manual con reductora
  • Se identifican los apoyos en la carrocería del motor, caja de cambios y suspensiones en los extremos de las ballestas

Coche 2 dos volúmenes (Volkswagen Beetle)

  • Estructura de carrocería conformada por una plataforma atornillada al monocasco
  • Este tipo de carrocería se ha adaptado para los “buggy” con excelentes capacidades para circular por arena y dunas
  • Suspensión delantera independiente por dos brazos longitudinales con barras de torsión transversales y amortiguadores, la trasera es independiente por un brazo longitudinal con barra de torsión transversal y amortiguadores.
  • La suspensión delantera da muy buenos resultados para circular sobre las dunas de arena.
  • En Europa, desde 1973 se sustituyó esta suspensión por Mc Pherson con muelles, bastante menos adecuada para transformación a “buggy”, pero en Méjico se mantuvo la suspensión original hasta el final de la producción del modelo
  • Motor longitudinal trasero, por detrás del eje, y propulsión (tracción trasera)
  • Se resaltan los apoyos en la carrocería del motor, caja de cambios y suspensiones en los puntos de articulación de los brazos

Coche 3 dos volúmenes (Renault 16)

  • Estructura de carrocería conformada por un monocasco atornillado a una plataforma
  • Suspensiones independientes, la delantera por dos brazos transversales con barras de torsión longitudinales y amortiguadores, la trasera es por un brazo longitudinal con barra de torsión transversal y amortiguadores
  • Motor longitudinal delantero detrás del eje y tracción (delantera)
  • Vemos los apoyos en la carrocería del motor, caja de cambios y suspensiones en los puntos de articulación de los brazos

Coche 4 coupé (Alpine Renault A110)

  • La estructura interna de carrocería es un túnel central o espina dorsal, sobre la que asientan los demás componentes
  • Suspensión delantera independiente por dos brazos transversales con muelles y amortiguadores, la trasera independiente es por semiejes oscilantes con un tirante longitudinal, y tiene dos conjuntos de muelle y amortiguador por rueda
  • Motor longitudinal trasero por detrás del eje y propulsión (tracción trasera)
  • Vemos los apoyos en la carrocería del motor, caja de cambios, suspensiones en los puntos de articulación de los brazos y en la caja de la dirección de cremallera
  • Al final se ven los ocupantes en cada uno de estos automóviles; los coches 1,2 y 3 tienen cinco plazas y en el 4 son dos

Estos coches que hemos visto son de hace bastantes años, en los siguientes hay dos más modernos y actuales.

En conjunto, con las dos animaciones, tenemos representación de las estructuras de carrocería que veremos en detalle en el capítulo 4.2.

Seguimos viendo los soportes en la carrocería del motor, caja de cambios, suspensión y dirección con diferentes tipos de estructuras e implantaciones.

Coche 5. Tres volúmenes (Renault 21)

  • La estructura de carrocería es un monocasco portante con subchasis anclados por tornillos y silentblocs
  • Los subchasis son intermediarios entre los apoyos de suspensión y dirección y el monocasco
  • Una de las sujeciones del subchasis delantero está en el extremo anterior del monocasco
  • Suspensiones independientes, delantera Mc Pherson con muelles y amortiguadores, la trasera es por brazo longitudinal y barras de torsión transversales
  • Motor longitudinal delantero por delante del eje y tracción (delantera)
  • Se identifican los apoyos en la carrocería del motor, caja de cambios y suspensiones, entre el subchasis y el monocasco

Coche 6 Coupé (Mercedes 300 SL)

  • Estructura de carrocería por un conjunto de tubos soldados, denominada tubular
  • Suspensión delantera independiente por dos brazos transversales con muelles y amortiguadores, la trasera es independiente por semiejes oscilantes con brazo longitudinal, muelles y amortiguadores
  • Motor longitudinal delantero y propulsión (tracción trasera)
  • Se resaltan los apoyos en la carrocería del motor, caja de cambios, suspensiones y caja de dirección (con piñones)

Coche 7 Tres volúmenes (Mercedes clase E)

  • Estructura de carrocería por un monocasco portante con subchasis “cortos”, intermediarios entre los apoyos de suspensiones y dirección y el monocasco, al que van sujetos por tornillos y silentblocs
  • Al estar el anclaje anterior del subchasis delantero a cierta distancia de su extremo del monocasco no se verá afectado en colisiones medias
  • Suspensiones independientes, la delantera por dos brazos transversales con muelles y amortiguadores, la trasera es multibrazo con muelles y amortiguadores
  • Motor longitudinal delantero y propulsión (tracción rasera)
  • Vemos los apoyos en la carrocería del motor, caja de cambios y suspensiones

Coche 8 Todoterreno (Hummer H1)

  • La estructura interna de carrocería es un bastidor independiente atornillado al monocasco
  • Las suspensiones delantera y trasera son independientes con dos brazos transversales, muelles y amortiguadores
  • Ambas suspensiones son exactamente iguales para poder intercambiar piezas o tomarlas de otro vehículo accidentado, esta solución ofrece más versatilidad al estar diseñado para uso militar
  • Motor longitudinal delantero y 4×4 con reductora
  • Vemos los apoyos en la carrocería del motor, caja de cambios y suspensiones en los puntos de articulación de los brazos en el bastidor independiente

Ya se ha visto que la carrocería, sea cual sea su estructura, es el soporte de todos los demás componentes del automóvil.

Según los elementos u órganos que asienten en la carrocería sus puntos de anclaje pueden tener relación con la estabilidad, o ser solamente apoyos que no afectan directamente a su comportamiento dinámico.

Estos puntos en la carrocería se pueden hacer como articulaciones, si hay movimiento en el funcionamiento de los elementos como los brazos de suspensión, o solamente soporte si es para sujetar, como los apoyos del motor, aunque se haga mediante silentblocs elásticos.

Apoyos del motor y caja de cambios de goma e hidráulicos

El motor y caja de cambios asientan en la estructura de la carrocería en puntos determinados, pero no afectan a la estabilidad directamente.

La posición del motor y caja por su peso si influyen en la estabilidad del automóvil, pues según donde estén afecta al centro de gravedad e inercias, pero la posición de sus puntos de apoyo no está relacionada con la geometría dinámica de asentamiento de las ruedas en el suelo.

Como al funcionar el motor se producen vibraciones y movimientos por los elementos que se desplazan en su interior, además de las inercias de su peso por balanceos y oscilaciones, sus asentamientos en la carrocería se hacen por intermedio de elementos elásticos, de los que vamos a ver los dos tipos:

  • El coche de la imagen superior es un BMW serie 3, tres volúmenes con motor longitudinal delantero y propulsión
  • El de la imagen inferior es un Peugeot RCZ, Coupé 2 + 2 con motor delantero transversal y tracción
  • Esta implantación permite utilizar la mecánica habitual en la marca en un automóvil con cierto enfoque deportivo
  • Se ponen en circulación ambos automóviles y se reflejan los desplazamientos entre motor – caja de cambios y la estructura de la carrocería, que son absorbidos en parte por los apoyos intermediarios para reducir en lo posible la transmisión de vibraciones y ruido a los ocupantes
  • En el coche de abajo, Peugeot RCZ, los apoyos de motor y caja de cambios son de goma, que se comprime y extiende la hacer su trabajo de absorción
  • Tras ver estos dos movimientos se representan tres posiciones; reposo, compresión y extensión
  • El coche de arriba tiene en los apoyos del motor y caja de cambios sobre la carrocería conjuntos de goma e hidráulicos
  • En el interior de la goma hay cámaras separadas con aceite, el aceite puede pasar entre las cámaras superior e inferior por unos conductos estrechos que amortiguan los movimientos, con mejor capacidad de absorción de vibraciones y ruido que si fuesen solo de goma
  • Este sistema hidráulico puede llegar a ser bastante más sofisticado, con mayor número de cámaras y pasos de aceite, incluso con electroválvulas y control electrónico que mejora ostensiblemente los resultados, llegando prácticamente a eliminar la percepción de vibraciones y ruido causados por el motor y caja de cambios

Se busca reducir todo lo posible las vibraciones y ruido que se producen al funcionar el automóvil, las que se han explicado para órganos que afectan al confort pero no a la estabilidad, y las que si influyen en su comportamiento dinámico de seguridad activa o primaria, como son los apoyos de suspensión y dirección.

En estos, sobre todo los de suspensión, además de la búsqueda de confort se tiene muy en cuenta que sus actuaciones elásticas, silentblocs, no han de mermar estabilidad alterando la geometría de asentamiento de las ruedas en el suelo.

Vamos a ver en este módulo un anticipo de esta geometría, que se desarrollará con detalle en el capítulo 9 de suspensión y dirección.

Después se incluyen enlaces al blog para más información sobre este tema si se considera útil.

Identificación de partes de la carrocería

Se ha visto que la carrocería es la base del automóvil, y también cuál es su composición. Seguimos dando un repaso y ampliando la identificación de las diferentes partes que la componen con distintas estructuras:

Imagen 9 (Jeep Wrangler). Se ve un automóvil todoterreno con bastidor independiente:

  • Sobre el bastidor independiente Bi asienta el monocasco, ambos elementos se pueden acoplar por tornillos o estar ambos soldados

Imagen 10 (Porsche Panamera). Es un automóvil de dos volúmenes con la carrocería completa la que identificamos estos componentes:

  • Estructura interna Ei, de la que se indica la posición del larguero superior delantero derecho, que es deformable, larguero exterior inferior del lado derecho del habitáculo que es rígido y el pilar B del lado izquierdo del habitáculo que es rígido, es la unión entre el techo y el piso de ese lado
  • Paneles exteriores Pe de los que vemos estos; capó delantero (motor), puertas del lado izquierdo y portón trasero del maletero
  • Paneles interiores Pi; separación entre la parte delantera (motor) y habitáculo, el piso del habitáculo y separación entre parte trasera (maletero) y habitáculo

Imagen 11 (Audi A5). Es un coche de tres volúmenes y se resalta la estructura interna de la que depende principalmente la seguridad pasiva secundaria de la carrocería:

  • Estructura interna Ei; pilar A del lado derecho que une el techo con el piso del habitáculo y es rígido, los dos largueros deformables en la parte o zona delantera, travesaño inferior delantero del habitáculo que es rígido, zona central longitudinal deformable bajo el habitáculo, pilar C del lado izquierdo que une el techo con el piso del habitáculo y es rígido, y larguero trasero derecho de la parte trasera (maletero) que es deformable
  • Paneles interiores Pi; techo (se puede también considerar panel exterior), separación habitáculo y parte trasera (maletero), piso del habitáculo y separación parte delantera (motor) y habitáculo

Imagen 12 (BMW serie 6). Es un coupé y se ven diferentes partes de la carrocería con los paneles exteriores separados del resto:

  • Estructura interna Ei; larguero deformable delantero derecho, pilar A del lado derecho y pilar B del lado izquierdo, ambos rígidos
  • Paneles exteriores Pe que se ven separados; capó delantero (motor), techo (se puede considerar panel interior), capó trasero (maletero), puerta del lado izquierdo y aleta delantera izquierda
  • Paneles interiores Pi; pisos del habitáculo y maletero

Imagen 13 (Renault Mégane Scénic). Es un monovolumen en que se resaltan los subchasis:

  • Subchasis delantero sujeto al monocasco portante por tornillos con silentblocs; en este asientan los brazos de la suspensión Mc Pherson y la dirección de cremallera
  • La parte superior del conjunto Mc Pherson asienta en el monocasco portante de la carrocería sobre silentbloc y rodamiento para el giro de la dirección
  • El subchasis trasero incluye un soporte que une los dos brazos longitudinales en cuyo interior hay barras de torsión transversales, la parte superior de los amortiguadores apoya en el monocasco portante de la carrocería
  • En el enlace se ve la versión 4×4, y la suspensión trasera es por muelles y amortiguadores, asentados en el subchasis
  • Los cristales colaboran con la carrocería en la seguridad pasiva secundaria
  • El parabrisas, y puede que algunos cristales más, son laminados para poder deformarse si impactan con partes de cuerpo de algún ocupante y reducir las posibles lesiones

En conjunto, la carrocería ha de poder soportar las fuerzas inherentes al desplazamiento del automóvil y los movimientos de los elementos de suspensión, sin que se altere su estabilidad, como se explica a continuación.

También se explica que hay tres pilares verticales laterales; A delantero, B central y C trasero, que ya se han mencionado antes.

Y todo esto con capacidad para reducir los daños físicos de los ocupantes en caso de colisión.

Puntos de apoyo en la carrocería de elementos relacionados con la geometría de las ruedas en el suelo

Para las explicaciones tomamos un automóvil en el que se resalta la estructura interna de la carrocería, en la que asientan los elementos de suspensión y dirección que permiten los movimientos de las ruedas y determinan su geometría.

Identificación de los puntos y zonas de carrocería (NSU Ro80)

  • Pilares A, B y C; son las columnas verticales que unen el techo con el piso en cada lado, y son rígidos al estar en el habitáculo
  • Puntos de referencia de la estructura de la carrocería x; son puntos de medida para el diseño y reparación en caso de que tras una colisión se haya alterado alguna de sus posiciones
  • Los puntos de referencia que afectan a los apoyos de suspensión y dirección tienen especial importancia, pues de su correcta posición depende la geometría de suspensión y dirección que determina la estabilidad del automóvil
  • Otros puntos de referencia son para el acoplamiento de los demás componentes de la carrocería y su adecuada continuidad de línea; puertas, capó delantero y trasero, aletas … en caso de que por accidente se altere la posición
  • Puntos de apoyo de elementos de suspensión PAS:
    • Delantera; se representan los de los brazos inferiores de la suspensión Mc Pherson, que son articulaciones y los de la parte superior del conjunto muelle – amortiguador, que son fijos
    • Trasera; se ven los dos en cada triángulo longitudinal de suspensión, articulaciones, y el de la parte superior del muelle y amortiguador de cada rueda, que es fijo
  • Puntos de apoyo de dirección PAD (cremallera):
    • Vemos los dos de la caja de la cremallera, son fijos

Es muy importante que, en cualquier situación de circulación, ocupación y carga, el trabajo de las suspensiones no altere la posición de sus puntos de anclaje en la carrocería, pues se vería afectada la estabilidad del automóvil.

En los automóviles descapotables los pilares A, B y C (si lo hay) llegan hasta la cintura del automóvil al no haber techo.

Para lograr que las torsiones y flexiones de la carrocería, que llegarían a afectar a los puntos de apoyo de suspensión y dirección, no sean excesivas, se incorporan refuerzos que aumentan sensiblemente el peso de la carrocería, se ve con detalle en el módulo 4.2.

Torsión y flexión de la estructura de carrocería y estabilidad (BMW serie 5)

El automóvil representado tiene suspensión delantera Mc Pherson con muelle y amortiguador, y la trasera es multibrazo, son tres brazos, con muelle y amortiguador.

La dirección es de cremallera.

  • Se identifican los puntos de apoyo en la carrocería relacionados con la estabilidad; de suspensión en los brazos (articulaciones) y conjuntos de muelle – amortiguador (fijos) con S, y de dirección en la caja de cremallera (fijos) con D
  • A continuación se simula la circulación del automóvil representando la alteración de la posición de los puntos de apoyo de suspensión S y dirección D
  • Parte de esta alteración se debe a la actuación elástica de los silentblocs en las articulaciones, y que al estar previstos en el diseño no afectaran a la estabilidad, pero si hay alteraciones de más envergadura entones si se compromete la estabilidad del automóvil, pues los ángulos geométricos de posición de los elementos que guían las ruedas varían en exceso no siguiendo las trayectorias debidas, lo vemos a continuación como anticipación a su desarrollo en el capítulo 9 (suspensión y dirección)

Los fabricantes de automóviles, al presentar la evolución de un modelo suelen dar datos sobre la disminución de flexión y torsión de la carrocería con relación al anterior, sometida a grandes esfuerzos en los ensayos, como valor de la capacidad para mantener sus cualidades de estabilidad dinámica.

Lo que quieren decir es que logra mantener en más situaciones la posición correcta de los puntos de apoyo de suspensión y dirección en la carrocería, con mejores cualidades de estabilidad.

En caso de que por colisión o fatiga se altere la posición de los puntos de apoyo de elementos de suspensión o dirección en la carrocería, se ha de asegurar en la reparación que se recuperan las posiciones originales de diseño.

Para hacerlo se coloca el automóvil sobre un soporte denominado “bancada” que permite situar con precisión los puntos de referencia de la carrocería, lo vemos en el módulo 4.2.

Geometría de suspensión y dirección relacionada con sus apoyos en la carrocería como referencia

En estos vehículos se resalta la estructura de carrocería como soporte, los elementos de suspensión y dirección, articulados o sujetos sobre esta en sus puntos de anclaje.

También se representan los ángulos que determinan la geometría de las ruedas de la que depende la estabilidad prevista en el diseño.

Se indica la denominación de los ángulos que aparecen y algunos comentarios, que se detallaran en su correspondiente capítulo antes mencionado.

Coche 14. Es un automóvil de la década de 1940 a 1950:

  • La suspensión delantera es por eje rígido con ballestas longitudinales y amortiguadores
  • Las ballestas articulan sobre la estructura de la carrocería en dos puntos, delante y detrás, geométricamente determinados y que se representan por S (4)
  • Se ven los ángulos de pivote y caída, esta es neutra o cero (“0”)
  • La dirección es por piñones y tiene barras de accionamiento desde la caja de dirección a las ruedas delanteras directrices
  • La caja de dirección está sujeta a la carrocería en los puntos D (2)
  • El paralelo es cero (“0”) o neutro

Coche 15. Es un todoterreno  actual:

  • La suspensión delantera independiente tiene dos brazos paralelos transversales con muelles y amortiguadores
  • Los puntos geométricos de la suspensión son las articulaciones de los brazos en la carrocería S (2)
  • La suspensión trasera independiente se representa con un brazo longitudinal, muelle y amortiguador
  • Los puntos que determinan la geometría son la articulación del brazo S (1) y el apoyo del conjunto muelle – amortiguador, también S (1)
  • Se ve el ángulo de avance de la suspensión delantera, que es positivo (“+”)
  • La dirección es de cremallera y la caja de dirección está sujeta a la carrocería en dos puntos D (2), de los que se ve uno
  • El paralelo es cero (“0”) o neutro

Coche 16. Es un automóvil todoterreno actual:

  • La suspensión delantera independiente tiene dos brazos paralelos transversales con muelles y amortiguadores
  • Los puntos geométricos de la suspensión son las articulaciones de los brazos en la carrocería S (4)
  • Se ven los ángulos de pivote y caída, esta es positiva (“+”)
  • La dirección es de cremallera y la caja de dirección está sujeta a la carrocería en los puntos D (2)
  • El paralelo es cero (“0”) o neutro

Coche 17. Es un automóvil de turismo de hace unos cinco años:

  • La suspensión delantera es independiente Mc Pherson con conjuntos hidroneumáticos (conjugan la función elástica y amortiguadora)
  • Los puntos geométricos de la suspensión son las articulaciones de los brazos S (2), y los apoyos de los conjuntos neumáticos en la carrocería S (2)
  • Se ven los ángulos de pivote y caída, esta es neutra o cero (“0”)
  • La dirección es de cremallera y la caja de dirección está sujeta a la carrocería en los puntos D (2)
  • El paralelo es cero (“0”) o neutro

Coche 18. Es un automóvil todocamino SUV actual:

  • La suspensión delantera es independiente con dos brazos paralelos transversales con conjuntos neumáticos y amortiguadores
  • Los puntos geométricos de la suspensión son las articulaciones de los brazos en la carrocería S (4)
  • Se ven los ángulos de pivote y caída, esta es negativa (“–”)
  • La dirección es de cremallera y la caja de dirección está sujeta a la carrocería en los puntos D (2)
  • El paralelo es cero (“0”) o neutro

Coche 19. Es un “Hot rod”; coche artesanal basado en automóviles norteamericanos de hace bastantes años, de 1920 a 1930 en este caso:

  • La suspensión delantera es un eje rígido con tirantes o barras longitudinales, muelles y amortiguadores
  • Los tirantes o barras del eje articulan sobre la estructura de la carrocería en los puntos S (2)
  • También, según como sean otros componentes de la suspensión que no se ven, pueden influir en la geometría los anclajes de los muelles – amortiguadores identificados igualmente con S (2)
  • Se ven los ángulos de pivote y caída, esta es negativa (“-”)
  • La dirección es por piñones y tiene barras de accionamiento desde la caja de dirección a las ruedas delanteras directrices
  • La caja de dirección está sujeta a la carrocería en los puntos D (2)
  • El paralelo es con divergencia

Coche 20. Es un pickup de la década de 1940 a 1950:

  • La suspensión delantera es un eje rígido con ballestas longitudinales y amortiguadores
  • Las ballestas articulan sobre la estructura de la carrocería en dos puntos, delante y detrás, geométricamente determinados y que se representan por S (4)
  • Se ven los ángulos de pivote y caída, esta es positiva (“+”)
  • La dirección es por piñones y tiene barras de accionamiento desde la caja de dirección a las ruedas delanteras directrices
  • La caja de dirección está sujeta a la carrocería en los puntos D (2)
  • El paralelo es con convergencia

Si quieres más información sobre los ángulos que se citan, puedes esperar a llegar al capítulo 9 o consultar estos enlace en el blog; geometría de suspensión y geometría de dirección, en ambos se explican las dos geometrías pues están relacionadas.

También tienes más información sobre suspensión en este enlace del blog tipos de suspensión.

Particularidades de la carrocería en coches eléctricos o con pila de combustible de hidrógeno

El automóvil eléctrico con baterías de propulsión se empezó diseñando partiendo de coches con motor térmico, lo que condicionaba bastante los resultados.

Después ya se diseña el automóvil eléctrico como tal desde el principio, lo que permite evidentes mejoras en los resultados.

El coche con pila de combustible de hidrógeno, que también es eléctrico, produce la mayor parte de la electricidad para el desplazamiento por las reacciones químicas entre el hidrógeno del depósito y oxigeno del aire, y tiene una pequeña batería de apoyo de propulsión.

Su diseño es específico para esta tecnología.

Vamos a ver estos dos sistemas de energía para mover el automóvil con algunos aspectos sobre su evolución relacionados con la carrocería, su funcionamiento detallado se verá en el capítulo 14.

Particularidades de la carrocería del automóvil eléctrico con baterías de propulsión (Nissan Leaf):

  • Las baterías se han de proteger y en vez de repartirlas por todo el automóvil, como se ve en la imagen inicial, se colocan bajo el habitáculo lo que además baja el centro de gravedad favoreciendo la estabilidad, lo veremos al final
  • El cableado de alta tensión se identifica con color naranja y va protegido y lo más separado posible de zonas de riesgo, pues puede provocar daños físicos si se manipula sin seguir los protocolos
  • Se han de mantener las cualidades de seguridad pasiva secundaria de la estructura de la carrocería, protección de los ocupantes en caso de colisión y de los elementos de posible riesgo de la propulsión eléctrica con baterías

Particularidades de la carrocería del automóvil con pila de combustible de hidrógeno (Toyota Mirai):

  • Los depósitos de hidrógeno han de estar en zona protegida y disponen de sistemas de seguridad para evitar explosiones o posibles fugas descontroladas
  • En la imagen inicial se ve en la parte delantera, pero como veremos no será esta su ubicación
  • Las baterías de apoyo a la propulsión van también en zonas de protección, bajo el habitáculo y no tras este como en la imagen inicial
  • El cableado de alta tensión se identifica con color naranja y va protegido y lo más separado posible de zonas de riesgo, para evitar que sea manipulado por error o afectado en caso de colisión
  • Se han de mantener las cualidades de seguridad pasiva secundaria de la estructura de la carrocería, protección de los ocupantes en caso de colisión y de los elementos de posible riesgo al llevar hidrógeno y baterías de propulsión

Sobre las imágenes de automóviles con estas tecnologías se identifican sus componentes:

  • Eléctrico con baterías de propulsión; baterías en el piso del habitáculo, control electrónico con el cargador en red y el motor eléctrico delante, son motrices las ruedas delanteras
  • Se identifica el cableado de alta tensión en color naranja
  • Pila de combustible de hidrógeno; baterías de apoyo a la propulsión bajo el habitáculo, dos depósitos de hidrogeno, uno bajo el habitáculo después de la batería y otro detrás a continuación, delante va la pila de combustible con el control electrónico y el motor eléctrico de propulsión, tracción delantera
  • Se identifica el cableado de alta tensión en color naranja

El futuro del automóvil está entre estas dos tecnologías, pues ninguna emite dióxido de carbono CO2 cuando circula, que es el objetivo.

Parece que la pila de combustible, al tener autonomía y tiempo de repostaje como el motor térmico, será más adecuada si se ha de viajar, la propulsión con baterías ha de encontrar su marco de utilización más conveniente definiendo muy bien sus particularidades de autonomía, tiempo de recarga en red y duración si se hacen frecuentes cargas rápidas.

En ambos casos se ha de contar con una red suficiente de puntos de repostaje de las dos fuentes de energía.

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