EEV Estructura de la carrocería autoportante

10 Estructura de la carrocería autoportante La carrocería autoportante es el tipo de carrocería más utilizado en la construcción de automóviles. Todos los turismos se construyen actualmente con este tipo de carrocería.La carrocería autoportante forma la estructura del vehículo que soporta los esfuerzos estáticos y dinámicos que actúan sobre el vehículo.Los esfuerzos estáticos son no varían mientras el vehículo circula, mientras que los dinámicos varían.

Esfuerzos estáticos son los pesos de ● ocupantes● conjuntos mecánicos

Conjuntos mecánicos - motor, caja de cambios, embrague, dirección, frenos, suspensión

● la carga del vehículo● la propia carrocería

Esfuerzos dinámicos son causados por:● aceleraciones● frenazos● cambios de dirección del vehículo, p.ej. en curvas

La carrocería está formada por dos grandes grupos de piezas que difieren en su función:● Piezas estructurales que soportan los esfuerzos, generalmente son interiores.● Piezas cosméticas o exteriores que influyen en la estética y aerodinámica del

vehículo.

El resultado de la combinación de estas piezas es una carrocería rígida y de relativamente poco peso. El peso se ha ido rebajando gracias al empleo de aceros especiales, aluminio y plásticos.

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10.1 Piezas estructuralesLas piezas estructurales aumentan la rigidez de la carrocería, influyendo de manera fundamental en el comportamiento y conducción del vehículo (mejora el control del vehículo) y, por lo tanto, en su seguridad activa .Las piezas estructurales son responsables en gran medida de disipar la energía que se produce durante un impacto. De está manera se protege a los ocupantes durante el choque. En este caso la función de seguridad de la carrocería es pasiva. La correcta reparación de las piezas estructurales, de acuerdo con los datos e indicaciones del fabricante es fundamental para mantener los niveles originales de seguridad del vehículo.

10.2 Piezas cosméticas o exterioresSe encargan de dar el aspecto exterior al vehículo. Los esfuerzos que han de soportar son mucho menores que el de las piezas estructurales. El acero, aluminio y plástico son los materiales utilizados para la construcción de estas piezas. Las propiedades materiales que se buscan aprovechar son la ligereza, resistencia a la corrosión, facilidad de conformado y capacidad de generar zonas de deformación programada.

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10.3 Zonas de la carrocería autoportanteEn la carrocería autoportante se pueden distinguir tres zonas en función de su cometido y comportamiento en caso de impacto. La parte central, llamada habitáculo o célula de seguridad y las dos zonas extremas, la parte frontal y la trasera. La principal diferencia entre estas zonas es su capacidad de deformación. La parte centrales una zona muy rígida y por lo tanto muy resistente a la deformación. Las zonas delantera y trasera son “fácilmente” deformables de manera programada, con el fin de disipar la energía generada en un impacto y proteger así a los ocupantes.

10.3.1 Célula de seguridadLa célula de seguridad está diseñada como un elemento de protección de los ocupantes en caso de accidente. La célula debe presentar la máxima rigidez y resistencia posible a los esfuerzos que sobre ella puedan actuar y que tender a deformarla.

La célula de seguridad se compone de:

● Chapa salpicaderoSepara el habitáculo del compartimento motor. Su misión principal es impedir la entrada de conjuntos mecánicos al habitáculo en caso de colisión frontal.Está unida mediante soldadura a la zona delantera del piso del habitáculo, al túnel central y a los pilares delanteros, constituyendo la pieza de unión entre ambos. Aumenta la resistencia a la torsión de la célula y la protección en caso de impacto lateral.

● Túnel centralEl túnel central recorre el piso del habitáculo por su parte central en todo su largo desde la parte delantera a la trasera. Refuerza la resistencia a la flexión en sentido longitudinal del habitáculo. Las traviesas o refuerzos transversales refuerzan la resistencia a la flexión en sentido transversal. Además, el túnel central y las traviesas sirven de zona de anclaje para asientos y cinturones de seguridad.

● Piso del habitáculoSe trata del elemento más rígido de la carrocería, púes ha de soportar los elevados esfuerzos que sobre el recaen. Normalmente el piso se encuentra dividido en dos mitades, situadas a ambos lados del túnel central. Se completa, transversalmente, con los anclajes de los asientos delanteros y tarseros y, en algunos casos, con una traviesa central entre los pilares centrales.

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● Estribos bajo puertasSe sitúan de forma longitudinal al vehículo, a ambos lados del piso del habitáculo. Están formados por diferentes piezas interiores y exteriores con el fin de aumentar su resistencia. En la parte delantera del habitáculo, los estribos se unen a los pilares delantero y central, en la trasera al pilar central y a las aletas traseras. Son un elemento fundamental en la protección de los ocupantes en caso de colisión lateral.

● PuertasLas puertas deben presentar un perfecto ajuste a pilares, estribos y montantes de techo. Sus bisagras, resbalones y cerraduras están reforzados. (ver 8.3.5 acero ALE)Las puertas incorporan barras de protección lateral interiores de acero o aluminio.

● PilaresLos pilares deben soportar y transmitir esfuerzos tanto en sentido longitudinal como transversal al vehículo. Tanto por su forma de construcción como por los sistemas de unión a los componentes de la célula de seguridad están orientados a dotar al conjunto de una elevada resistencia. Además, los pilares centrales y traseros han de soportar los esfuerzos que actúan sobre los anclajes de los cinturones de seguridad. Para ello están dotados de refuerzos soldados (los pilares fabricados por la técnica

de hidroconformación no precisan los refuerzos soldados => reducción del peso). En caso de colisión los pilares han de de distribuir la energía de la colisión por toda la carrocería estos esfuerzos por toda la carrocería. En caso de vuelco los pilares deben evitar la disminución del espacio de supervivencia.

● Techo El techo está formado por una chapa de gran superficie, generalmente plana. Se suele reforzar mediante traviesas.

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Chapa salpicadero Piso habitáculo con túnel central

Techo Pilares

Estribo bajo puerta

Puerta con barra de refuerzo

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10.3.2 Parte frontalLa parte frontal de la carrocería está diseñada para, en caso de colisión, absorber la energía de movimiento del vehículo convirtiéndola en la deformación programada. Este proceso también se describe como disipación de la energía del choque. La deformación programada de la parte frontal permite que la parte frontal pueda llegar a comprimirse entre 40 y 70 cm (según las características de diseño del vehículo)La parte frontal se compone de:

● Largueros delanterosSon los elementos más importantes para la disipación de la energía producida en un impacto frontal. Los espesores de chapa utilizados en este tipo de piezas pueden ser variados. También es frecuente encontrar largueros formados por chapa tipo tailored blank para lograr diferentes niveles de resistencia a lo largo del larguero.La unión de los largueros al piso habitáculo ha de impedir la penetración de los largueros a través de la chapa salpicadero. Los largueros deben transmitir la parte de la energía sobrante que no puedan disipar por deformación a la estructura de la célula de seguridad para que pueda ser disipada por la carrocería en su conjunto.

● Subchasis/traviesa delanteraEn algunos vehículos, la sujeción de los conjuntos mecánicos se realiza a través de un subchasis o cuna motor; en otros, la mecánica se fija directamente a los largueros y a la traviesa delantera.Ambas estructuras refuerzan la parte frontal del vehículo y, en caso de golpes no frontales, distribuyen la energía hacia el lado que no recibió el impacto.

● Pases de ruedaSon los elementos que alojan las ruedas. Están formados por la unión de una gran cantidad de chapas. Deben soportar los esfuerzos recibidos del sistema de suspensión.

● Aletas delanterasDan el aspecto exterior a los laterales de la parte frontal. Son elementos de reducida resistencia mecánica (chapa de acero o aluminio de reducido espesor, plástico).

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Subchassís con traviesa delantera Largero y traviesa delantera

Pase de rueda

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10.3.3 Parte posteriorLa trasera comprende todas aquellas piezas de la carrocería situadas por detrás del pilar posterior. La energía de colisión se disipa a través de los largueros traseros y del piso maletero. También se diseña con zonas de deformación programada con especial atención a la protección del depósito de combustible.

10.4 Carrocería autoportante monocasco y con elementos desmontablesLa carrocería autoportante unida por soldadura o monocasco se caracteriza por la reducción al mínimo de piezas desmontables de la carrocería, que son:

● Puertas● Capó● Tapa maletero

La carrocería autoportante con elementos desmontables permite desmontar fácilmente aquellas piezas que suelen recibir golpes con más frecuencia. Únicamente las piezas cosméticas exteriores, que no soportan los esfuerzos estructurales, pueden ser desmontables, ya que si no la estructura del vehículo perdería resistencia. Elementos desmontables pueden ser:

● Aletas delanteras y traseras● Techo habitáculo ● Pasarruedas

ver vídeo 'Ensamblado de la carrocería parte 1.'ver vídeo 'Ensamblado de la carrocería parte 2.'ver vídeo 'Estampado de la chapa.'

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Carrocería autoportante unida por soldadura o monocasco

Carrocería autoportante con elementos desmontables