Estructuras

ESTRUCTURAS Y CARROCERÍAS DE VEHÍCULOS

Hola amigos lectores en esta mi nueva entrada, hablare como no, de coches. A lo largo de nuestra historia todo a ido evolucionando, y los vehículos como no puede ser de otra forma junto con ella, desde los carruajes tirados por tracción animal, pasando por los primeros vehículos hasta las maravillas con que nos sorprenden los fabricantes en la actualidad...hablaremos de esto mas adelante.

A veces cuando vemos un vehículo por la calle pensamos "Que coche mas chulo, que feo o yo le quitaría, agregaría esto lo otro....", y no digáis que no. Es parte de el tema de hoy, tras lo que vemos a habido un gran trabajo de estudio y diseño de: estructuras, distribuciones mecánicas, distribuciones de volumen, etc. veremos también la identificación de vehículos por VIN, contraseñas de homologación, seguro que os va a interesar, allá vamos.

A modo de hacernos una idea, primero voy a definir de forma general las diferencias que hay en los componentes de las estructuras de un vehículos.

Generalmente la carrocería constituye la envoltura externa del vehículo y carece de funciones de resistencia. Para su montaje, se atornilla al bastidor a través de unas juntas de caucho, quedando perfectamente fijada

TIPOS DE ESTRCTURAS

En la actualidad los vehículos están diseñados para que se deformen lo máximo posible, conectando todos los elementos de la estructura para que transmitan el movimiento de unos a otros, junto con ello la carrocería es la parte del vehículo que soporta a los pasajeros o la carga, como punto aparte para vehículos de chasis autoportante, la carrocería sujeta además los elementos mecánicos del vehículo. La carrocería será la encargada de soportar las fuerzas de una posible colisión y evitar que la deceleración alcance a los ocupantes, además estará sometida a posibles deformaciones producto de diferentes esfuerzos estructurales (tema visto en la entrada de solicitaciones mecánicas) como:

• Tracción sobre todo en aceleraciones y frenadas.
• Flexión provocados por el peso soportado de los pasajeros, carga, órganos mecánicos, etc.
• Torsión provocado por el desplazamiento vertical de los ejes.
• Cizalladura impactos frontales y traseros sobre las ruedas.

A continuación desarrollaré los distintos tipos de estructuras.

CHASIS EN "H" O ESCALERA

Es un sistema bastante antiguo y se encuentra dentro de los denominados estructuras convencionales o independiente formados por dos estructuras bastidor o chasis y la carrocería, utilizados en vehículos muy pesados y costosos por ejemplo todoterrenos, camiones y camionetas grandes y muchos automóviles americanos.

Estas estructuras están formadas por dos largueros, unidos entre sí con travesaños, que van remachados o soldados a dichos largueros, llevan un travesaño principal o travesaño puente que va delante y soporta al motor y la suspensión delantera. El bastidor en escalera se caracterizan por ser mas estrechos en la parte delantera con ello permiten que las ruedas puedan girar a los lados con el vehículo en marcha y mantener la misma rodada que en las ruedas traseras, lo angosto del bastidor en la parte delantera hace que la parte trasera sea mas ancha así se reparte mejor el peso de la carrocería dando mayor estabilidad.

Como trabajan estas estructuras:

• El bastidor al ser un elemento estructural del vehículo soporta el peso y los esfuerzos de cada componente y de la carga.
• Este tipo de estructura, permite que el bastidor se flexione o tuerza con la carga. Por poner un ejemplo un camión que lleva una carga pesada, cuando se mueve en un piso irregular en una obra.

CHASIS PLATAFORMA

Este diseño se construye como un chasis de plancha aligerado que lleva un piso, donde los largueros y los travesaños están construidos por piezas plegadas de chapa, con mayor espesor que el resto, al que se le sujeta el resto de la carrocería unido por soldadura o atornillado. Este tipo de estructura tuvo un considerable éxito y se utilizo en turismos pensados en prestar un servicio intermedio tanto en carretera como en terrenos accidentados como bosques y campos.

CHASIS WISHBONE O COLUMNAR

O bastidor de tubo central, que cuenta con una biga gruesa longitudinal en la sección central, con perfil cuadrado o redondo, y que tiene en sus extremos unos entramados para alojar a los elementos mecánicos del vehículo (grupo motopropulsor, suspensiones, dirección, etc.) su empleo se centra en vehículos de competición.

CHASIS TUBULARES

La carrocería tubular o superligera (supperleggera en Italia), Es un tipo de carrocería utilizado en vehículos clásicos deportivos de mediados del siglo xx y por los del grupos B (el grupo B fueron una serie de regulaciones para automóviles de carrera establecidas por la FIA "FISA en ese entonces" para su adaptación en competiciones de rally, los automóviles del grupo B se caracterizaban por ser muy potentes y ligeros entre ellos tenemos: Audi Quattro, Lancia 037, Peugeot 205 turbo 16 y el Lancia Delta S4)de los años 80. Esta estructura fue creada por el carrocero italiano touring en 1937.

Esta técnica utiliza como estructura del vehículo una red de tubos metálicos soldados de manera transversal y longitudinal consiguiendo una gran rigidez y resistencia con muy poco peso recubierto después con láminas metálicas, como el aluminio o magnesio. Debido a la complejidad de su diseño y fabricación, no es una estructura rentable para la fabricación en masa, por ello el mayor uso se da en autos de carrera y deportivos de alta gama como Lamborghini, Ferrari, Jaguar, etc.

CHASIS AUTOPORTANTE

Se podría definir como la carrocería que se soporta a ella misma, es la carrocería mas empleada en los automóviles actualmente. Es una técnica de construcción de chasis en la cual la chapa externa del vehículo soporta parte o toda la carga estructural, compuesta por un conjunto de bastidor y carrocería unidos entre sí por remaches o soldadura y forman la carrocería completa.

El primer vehículo en incorporar esta técnica constructiva fue el Lancia Lambda en 1923.

Los primeros vehículos de fabricación en serie usando esta técnica fueron el Chrysler Airflow y Citröen Traction Avant.

Desde el punto de vista de la reparación existen dos tipos de carrocería autoportante.

• CON ELEMENTOS DESMONTABLES. Dispone de ciertas piezas unidas con tornillos como son puertas, portones, capós o aletas delanteras, incluso existen varios modelos que llevan atornillados los frentes y en algunos casos las aletas traseras. Los elementos desmontables suelen ser las piezas de mayor siniestralidad, por tanto se sustituyen con mayor frecuencia.
• UNIDOS POR SOLDADURA. Carrocería autoportante en que los elementos o piezas desmontables se han reducido al mínimo, generalmente a puertas y capós. Todos los demás elementos que constituyen la carrocería están unidos entre sí formando una estructura muy rígida, también conocida como carrocería monocasco.

Las ventajas de la carrocería autoportante son: su estabilidad, flexibilidad, ligereza, y rigidez/ resulta mas económica y precisa/ mayor facilidad de reparación.

DISTRIBUCONES MECÁNICAS

La distribución mecánica de los vehículos nos indica como están ordenados los elementos que en su conjunto son los encargados de dar la potencia, como transmitir el giro del motor hacia las ruedas, como guiar su movimiento y como corregir las irregularidades del terreno, lo veremos con mas detalle a continuación.

• EL MOTOR. Es el elemento mas importante del vehículo que transforma la energía del combustible en energía mecánica. El motor va unido al chasis y a la carrocería con unos tacos especiales para absorber las vibraciones y pueden tener diferentes ubicaciones como.


• Delantero transversal. Esta disposición favorece su refrigeración, protege a los ocupantes ante un choque frontal y permite un mayor aprovechamiento del espacio.

• Delantero longitudinal. Esta disposición favorece un mejor reparto del peso optimo para vehículos con tracción trasera.

• Central. Disposición generalmente empleada en vehículos deportivos, por sus cualidades dinámicas y su estabilidad.

• SISTEMAS DE TRANSMICIÓN. Los elementos que forman la transmisión son los encargados de transmitir el giro del motor hacia las ruedas, los elementos que intervienen son los siguientes.
• Embrague. El embrague es un elemento que se acciona desde el puesto de conducción, con un pedal en vehículos y una manilla en las motocicletas, tiene como función transmitir la potencia del motor a la caja de cambios.


• Caja de cambios. Las cajas de cambios realizan dos funciones: transmiten el giro del motor permitiendo multiplicar o desmultiplicar las revoluciones del motor, invierten el sentido de giro permitiendo que el vehículo se desplace marcha atrás.


• Árbol de transmisión, palieres y transmisiones. El árbol de transmisión transmite el giro desde el cambio hasta el grupo trasero y de este a través de los palieres a las ruedas en los vehículos con tracción trasera, y desde la caja de transferencia hasta el grupo trasero y delantero en vehículos 4x4.

• SISTEMA DE DIRECCIÓN. Es el sistema que le permite al conductor poder girar las ruedas y guiarlos a su voluntad, para mayoría de vehículos el mecanismo de dirección actúa sobre el eje delantero y dispone de un sistema de ayuda, para disminuir el esfuerzo que el conductor realiza sobre el volante.

• SISTEMAS DE SUSPENSIÓN. Cumple la función de absorber las irregularidades del terreno y corrige los balanceos del vehículo al frenar y tomar las curvas, es un elemento indispensable en los vehículos dedicados al transporte de personas, sin embargo hay otros tipos de vehículos como los tractores agrícolas y los tractores de obras públicas que no suelen disponer de este sistema.

• SISTEMA DE FRENADO. Permiten al conductor frenar y detener el vehículo van instalados en las cuatro ruedas y son obligatorios en todos los vehículos. Los automóviles montan dos sistemas de freno; el freno de servicio y el freno auxiliar o de estacionamiento.

DISTRIBUCIONES DE VOLÚMENES Y CLASIFICACIÓN DE LOS VEHÍCULOS EN FUNCIÓN DE LA MISMA

En este apartado veremos que los vehículos están separados por volúmenes y delimitaremos dentro de la estructura del vehículo el espacio que comprende cada volumen. 

• VOLUMEN DELANTERO. Es el que suele ubicar el grupo motopropulsor, el mecanismo de la dirección, la suspensión delantera, etc.
• VOLUMEN CENTRAL. Esta separado del volumen delantero por una chapa de cierre transversal (salpicadero) conforman lo que suele definirse como el habitáculo del pasajero.
• VOLUMEN TRASERO. Se encuentra separado e independiente del volumen central. Utilizado como espacio de almacenamiento (maletero), y como anclaje del conjunto de la suspensión trasera.

Una vez visto esto en la distribución de espacios de un vehículo la carrocería puede considerarse como:

UN VOLUMEN (Monovolumen). Es el compartimento donde se aloja el motor, se introduce ligeramente dentro del habitáculo; la estructura no tiene una separación determinante entre el habitáculo y el vano motor, como ejemplo tenemos el caso de la Renault Space, donde el salpicadero tiene un considerable tamaño debido la penetración del motor en el habitáculo.

 DOS VOLÚMENES. En este hay una clara separación entre el compartimento del motor y el habitáculo. Los dos volúmenes, el maletero y el habitáculo están comunicados y se puede acceder del maletero al habitáculo y viceversa. Se denomina también a vehículos de dos volúmenes y medio a aquellos que el compartimento del maletero sobresale ligeramente en el perfil trasero.

TRES VOLÚMENES. Aquí el maletero y el compartimento del motor están claramente delimitados los tres volúmenes generalmente son de dos o cuatro puertas.

IDENTIFICACIÓN DE VEHÍCULOS POR VIN (EU - USA - JAPON) DIFERENCIAS

Nos remostaremos a los años 80, donde no había una norma clara que identificase a los vehículos de los distintos fabricantes, teniendo cada uno su propia regla de identificación, no fue hasta dicho año cuando apareció el estándar ISO 3779, sirvió para establecer un VIN (vehicle identification number) o código de bastidor de 17 cifras y letras, que no incluyen las letras I, O, Q.

Este código permite la identificación inequívoca de todos los vehículos a motor permitiendo protegerles de robos falsificación o manipulación e ira impreso o troquelado en una placa que puede ir en diferentes partes del vehículo como el parabrisas, el vano motor, la puerta del conductos.

El número VIN, contiene el WMI, VDS y VIS, está compuesto de distintas partes o secciones. Dependiendo del origen del vehículo su nomenclatura es distinta. El estándar ISO 3779 es el empleado en la Unión Europea, mientras que en Estados Unidos y Canadá se emplea otro sistema distinto.

 INFORMACIÓN DEL CÓDIGO VIN.  Para Europa, los 17 caracteres que componen el código VIN nos ofrecen la siguiente información.
La primera cifra nos indica el país de fabricación por ejemplo:
- Del 1 al 4 fabricado en EE:UU.
- El 2 en Canadá.
- El 3 en México.

Pueden aparecer también letras si la procedencia es de otros países como:
- J/Japón, K/Corea, S/Inglaterra, W/Alemania, Y/Suecia, Z/Italia, etc.  

La segunda cifra indica la marca.
- Audi(A), BMW(B), Buick(4), Cadillac(6), Chevrolet(1), Chrysler(C), Dodge(B), Ford(F), GM Canadá(7), General Motors(G), Honda(H), Jaguar(A), Lincon(L), Mercedes Benz(D), Mercury(M), etc.

La tercera cifra indica el fabricante del vehículo WMI(World Manufacturer Identifier)

                 

Las cuatro siguientes indican el modelo y se asignan en le homologación, según sean las características del vehículo, tipo de chasis modelo del motor, etc.

El octavo carácter indica los sistemas de retención que dispone el vehículo: pretensores en los cinturones, número de airbag, etc.

El noveno es un dígito de control o de verificación que se obtiene con la asignación de valores a las letras del abecedario omitiendo la I; O; Q; Ñ, según la norma 3779 de la organización internacional para la estandarización como se muestra la siguiente tabla.

El décimo informa del año de fabricación, desde 1980 a 2000 se indicaba por una letra: 2000(Y), 1999(X), 1998(W), 1997(V), de 2001 a 2009 por un número 2001(1), 2002(2), 2003(3), en 2010 la lista se reinició cíclicamente.

El undécimo identifica la planta en la que fue ensamblado el vehículo.

El resto identifica el vehículo individual. Puede tratarse de un simple número o un código del fabricante que indique particularidades como las opciones instaladas, el tipo de motor, transmisión u otros, o ser simplemente la secuencia en la línea de producción del vehículo de acuerdo al fabricante.

CONTRASEÑA DE HOMOLOGACIÓN

La Contraseña de Homologación aparece en la Tarjeta ITV de los vehículos que es expedida por una estación ITV española. También aparece en el Certificado de Conformidad si el vehículo es importado, y cuyo documento es muy recomendable disponer de él si se pretende legalizar el vehículo importado en España.

La estructura de una contraseña de homologación es la siguiente:

e6*93/81*0023*00

donde:

e: significa Unión Europea;

6: identifica el país de homologación, según la lista adjunta:

1 Alemania, 2 Francia, 3 Italia, 4 Países Bajos, 5 Suecia, 6 Bélgica, 9 España, 11 Reino Unido, 12 Austria, 13 Luxemburgo, 17 Finlandia, 18 Dinamarca, 21 Portugal, 23 Grecia, 24 Irlanda

93/81: es la directiva de aplicación (también puede ser 92/53);

0023: es el número de homologación;

00: número de modificación o de la revisión desde la homologación inicial.

EVOLUCIÓN DEL CONCEPTO DE CARROCERÍA

Para hablar del concepto de carrocería, nos remontaremos hasta el nacimiento del automóvil en el año 1769, con la primera prueba realizada por Nicolas José Cugnot sobre un carromato que disponía de un motor de vapor, donde los primeros automóviles que se pueden calificar como tal fueron adaptaciones de carruajes movidos por tracción animal con plataforma reforzada.

En aquel entonces se definió como concepto de carrocería al conjunto de elementos que representan el perfil de la estructura de un vehículo, que sirve de habitáculo a los pasajeros, dispone de una zona de carga y de un lugar para el alojamiento de los componentes y órganos mecánicos del automóvil.

En un principio los avances mas notorios se hicieron en los componentes mecánicos, limitando a las carrocerías a pequeñas transformaciones de tipo estético. Las primeras innovaciones fueron en la estructura portante que tubo como primer avance importante la sustitución de los largueros de madera que formaban el chasis, por largueros de chapa de acero que soportaban mejor los crecientes aumentos de potencia puesto que aportaban una mayor resistencia y rigidez, todavía en aquel entonces la madera y el acero se usaban de manera complementaria, el acero en paneles y piezas exteriores donde su utilización se fue incrementando con el tiempo y la madera en los costillajes, chasis, los fondos y la configuración interior.

Los primeros automóviles estaban compuestos básicamente por:

• Un bastidor formado por dos largueros de acero combinado con otras piezas de madera.
• Un motor de combustión interna.
• Una carrocería de madera y chapa de acero, de formas bastante angulosas y poco aerodinámicas.

Es en el año 1927, como fruto de los avances en la siderometalúrgica y el desarrollo de las primeras prensas de embutición se obtienen una gran variedad de formas mas complejas, así nace la primera carrocería construida completamente en acero, siendo en 1934, cuando se comercializan los primeros vehículos autoportantes con la carrocería fabricada de acero sin hacer uso de elementos de madera.  

A partir de entonces debido a la gran competencia y la necesidad de abaratar costes surge la fabricación en cadena, hasta mediados de los setenta los procesos de fabricación se basaban en unos conceptos muy comunes en cuanto a funcionalidad, resistencia y estética, de ese entonces y a causa de la crisis del petróleo aparece la necesidad de ahorro de combustible por lo que se introducen otros condicionantes como la aerodinámica y el peso. Es desde los años ochenta que se toma como factor fundamental la seguridad pasiva de los ocupantes.

La carrocería actual   es el resultado de las nuevas tecnologías de fabricación, la parición de materiales mas ligeros y resistentes, por ello los vehículos actuales poseen características como:

• Buena habitabilidad.
• Menores coeficientes aerodinámicos.
• Elevada rigidez, que posibilita un buen comportamiento dinámico.
• Alta protección de habitáculo en caso de siniestro.

El automóvil actual, dispone de un amplio número de conjuntos y sistemas, que definen sus características diferenciales a nivel de estética, prestaciones, confortabilidad, etc. y su constitución básica está formada por:

• Carrocería.
• Conjuntos mecánicos.
• Sistemas eléctricos.

Hasta aquí esta entrada amigos, hemos visto como esta formado un vehículo, los diferentes tipos de estructuras, un poco de historia espero que os guste y hasta mi siguiente entrada.