El bastidor de un vehículo , también conocido históricamente como su chasis , es la estructura de soporte principal de un vehículo de motor a la que están unidos todos los demás componentes, comparable al esqueleto de un organismo.
Hasta la década de 1930, prácticamente todos los automóviles tenían un marco estructural separado de su carrocería. Este diseño de construcción se conoce como carrocería sobre bastidor . En la década de 1960, la construcción unibody en los automóviles de pasajeros se había vuelto común, y la tendencia a unibody para los automóviles de pasajeros continuó durante las décadas siguientes. [1]
Casi todos los camiones , autobuses y la mayoría de las camionetas continúan usando un bastidor separado como chasis.
Funciones
Las principales funciones de un bastidor en un vehículo de motor son: [2]
- Para apoyar los componentes mecánicos y la carrocería del vehículo.
- Para hacer frente a cargas estáticas y dinámicas, sin desviaciones ni distorsiones indebidas.
- Éstas incluyen:
- Peso del cuerpo, pasajeros y cargas.
- Torsión vertical y torsional transmitida al pasar por superficies irregulares.
- Fuerzas laterales transversales causadas por las condiciones de la carretera, el viento lateral y la dirección del vehículo.
- Par del motor y la transmisión.
- Fuerzas de tracción longitudinales por arranque y aceleración, así como compresión por frenado.
- Impactos repentinos por colisiones.
Tipos de marco según su construcción:
- Marco tipo escalera
- Marco tipo X
- Cuadro desplazado
- Desplazamiento con bastidor de travesaños
- Marco perimetral
Stuberti
Tipos
Armazones completos debajo del cuerpo
Marco de escalera
Llamado así por su parecido con una escalera, el marco de la escalera es uno de los diseños de chasis / marco separados más antiguos, simples y usados con mayor frecuencia debajo de la carrocería. Consiste en dos vigas, rieles o canales simétricos, que se extienden a lo largo del vehículo, conectados por varios travesaños transversales. Visto originalmente en casi todos los vehículos, el marco de la escalera se eliminó gradualmente en los automóviles a favor de los marcos perimetrales y la construcción de carrocería unificada. Ahora se ve principalmente en camiones grandes. Este diseño ofrece una buena resistencia de la viga debido a sus rieles continuos de adelante hacia atrás, pero poca resistencia a la torsión o alabeo si se utilizan travesaños perpendiculares simples. La altura total del vehículo será mayor debido a que la bandeja del piso se coloca sobre el marco en lugar de dentro de él.
Tubo de columna vertebral
Un chasis de columna vertebral es un tipo de construcción automotriz con chasis, que es similar al diseño de carrocería sobre bastidor. En lugar de una estructura relativamente plana en forma de escalera con dos rieles de bastidor paralelos y longitudinales, consta de una columna central tubular fuerte y singular (generalmente rectangular en sección transversal), que lleva el tren de potencia y conecta la parte delantera y trasera. estructuras de fijación de suspensión. Aunque la columna vertebral se coloca con frecuencia hacia arriba y en su mayor parte por encima del piso del vehículo, la carrocería todavía se coloca encima o encima (a veces a horcajadas) de esta estructura desde arriba.
Marco en X
Este es el diseño utilizado para los modelos estadounidenses de tamaño completo de General Motors a fines de la década de 1950 y principios de la de 1960 en los que los rieles a lo largo del motor parecían cruzarse en el compartimiento de pasajeros, cada uno continuando hacia el extremo opuesto del travesaño en el extremo. parte trasera del vehículo. Se eligió específicamente para disminuir la altura total de los vehículos independientemente del aumento en el tamaño de la transmisión y las jorobas del eje de la hélice, ya que cada fila tenía que cubrir también los rieles del bastidor. Varios modelos tenían el diferencial ubicado no por la barra habitual entre el eje y el bastidor, sino por una rótula encima del diferencial conectado a un enchufe en una horquilla articulada en un travesaño del bastidor.
Se afirmó que el bastidor en X mejoraba los diseños anteriores, pero carecía de rieles laterales y, por lo tanto, no proporcionaba una protección adecuada contra impactos laterales y colisiones. [3] Este diseño fue reemplazado por marcos perimetrales.
Marco perimetral
Similar al marco de una escalera, pero las secciones intermedias de los rieles del marco se encuentran fuera de los rieles delanteros y traseros, enrutados alrededor de los espacios para los pies del pasajero, dentro de los paneles de balancines y umbrales. Esto permitió bajar la bandeja del piso, especialmente los espacios para los pies de los pasajeros, reduciendo la altura de los asientos de los pasajeros y, por lo tanto, reduciendo tanto la línea del techo como la altura general del vehículo, así como el centro de gravedad, mejorando así el manejo y el agarre a la carretera en los automóviles de pasajeros. .
Este se convirtió en el diseño predominante para los autos con carrocería sobre bastidor en los Estados Unidos, pero no en el resto del mundo, hasta que el monobloque ganó popularidad. Por ejemplo, Hudson introdujo esta construcción en sus modelos Commodore de tercera generación en 1948. Este tipo de marco permitió cambios anuales de modelo y autos más bajos, introducidos en la década de 1950 para aumentar las ventas, sin costosos cambios estructurales. La plataforma Ford Panther , descontinuada en 2011, fue una de las últimas plataformas para automóviles de pasajeros con marco perimetral en los Estados Unidos. [4] Sin embargo, el Chevrolet Corvette de cuarta a séptima generación usó un marco perimetral integrado con un esqueleto interno que sirve como concha.
Además de un techo rebajado, el marco perimetral permite posiciones de asiento más bajas cuando es deseable y ofrece una mayor seguridad en caso de un impacto lateral. Sin embargo, el diseño carece de rigidez, porque las áreas de transición de la parte delantera al centro y del centro a la parte trasera reducen la resistencia de la viga y la torsión, y se usa en combinación con cajas de torsión y configuraciones de suspensión blanda.
Marco de plataforma
Se trata de una modificación del bastidor perimetral, o del bastidor de la columna vertebral, en el que el suelo del habitáculo, y en ocasiones también el suelo del maletero, se han integrado en el bastidor como piezas de soporte de carga, para mayor resistencia y rigidez. La chapa utilizada para ensamblar los componentes debe estar estampada con crestas y huecos para darle resistencia.
Los chasis de plataforma se utilizaron en varios coches europeos de éxito, sobre todo el Volkswagen Beetle , donde se denominó construcción de "carrocería sobre sartén". Otro ejemplo alemán son los coches Mercedes-Benz "Ponton" de las décadas de 1950 y 1960, [5] donde se llamaba "piso de estructura" en los anuncios en inglés.
El Renault 4 francés , del que se fabricaron más de ocho millones, también utilizó un bastidor de plataforma. El marco del Citroen 2CV utilizó una interpretación mínima de un chasis de plataforma debajo de su carrocería.
Marco espacial
En un chasis de estructura espacial (tubular), la suspensión, el motor y los paneles de la carrocería están unidos a una estructura esquelética tridimensional de tubos, y los paneles de la carrocería tienen una función estructural limitada o nula. Para maximizar la rigidez y minimizar el peso, el diseño utiliza con frecuencia al máximo los triángulos, y todas las fuerzas en cada puntal son de tracción o compresión, nunca se doblan, por lo que pueden mantenerse lo más delgadas posible.
El primer chasis de verdadera estructura espacial fue producido en la década de 1930 por Buckminster Fuller y William Bushnell Stout (el Dymaxion y el Stout Scarab ) quienes entendieron la teoría de la verdadera estructura espacial a partir de la arquitectura o el diseño de aviones. [6]
El automóvil deportivo de carreras Jaguar C-Type de 1951 que ganó las 24 horas de Le Mans dos veces, tenía un marco triangulado, multitubular y liviano, sobre el cual se diseñó una carrocería de aluminio aerodinámico.
En 1994, el Audi A8 fue el primer automóvil del mercado masivo con un chasis de aluminio, hecho factible mediante la integración de un bastidor espacial de aluminio en la carrocería. Desde entonces, todos los modelos Audi A8 han utilizado este método de construcción desarrollado conjuntamente con Alcoa y comercializado como Audi Space Frame . [7]
El término italiano Superleggera (que significa 'superligero') fue registrado por Carrozzeria Touring para la construcción de la carrocería de un automóvil deportivo liviano que solo se asemeja a un chasis de marco espacial. Utilizando un marco tridimensional que consta de una jaula de tubos estrechos que, además de estar debajo de la carrocería, suben por los guardabarros y por encima del radiador, capota y techo, y debajo de la luneta trasera, se asemeja a una estructura geodésica . Se adhiere una piel al exterior del marco, a menudo de aluminio. Sin embargo, esta estructura de carrocería no soporta tensiones y aún requiere la adición de un chasis.
Unibody
Los términos "unibody" y "unit-body" son la abreviatura de "cuerpo unificado", "construcción unitaria" o, alternativamente, cuerpo y bastidor / chasis integrados (completamente). Se define como: [8]
Un tipo de construcción de carrocería / bastidor en el que la carrocería del vehículo, su planta y el chasis forman una estructura única. Un diseño de este tipo es generalmente más ligero y más rígido que un vehículo que tiene una carrocería y un bastidor separados.
La estructura del vehículo ha cambiado de la arquitectura tradicional de carrocería sobre bastidor a la estructura de carrocería unificada / integrada más ligera que ahora se usa para la mayoría de los automóviles. [9]
La construcción integral del bastidor y la carrocería requiere más que simplemente soldar un cuerpo sin tensiones a un bastidor convencional. En una estructura de carrocería totalmente integrada, todo el automóvil es una unidad de transporte de carga que maneja todas las cargas experimentadas por el vehículo, tanto las fuerzas de conducción como las cargas de carga. Las carrocerías de tipo integral para vehículos con ruedas se fabrican típicamente soldando paneles de metal preformados y otros componentes juntos formando o fundiendo secciones enteras como una sola pieza, o mediante una combinación de estas técnicas. Aunque a veces también se denomina estructura monocasco , debido a que el revestimiento exterior y los paneles del automóvil están hechos para soportar cargas, todavía hay nervaduras, mamparos y secciones de caja para reforzar la carrocería, lo que hace que la descripción semi-monocasco sea más apropiada.
El primer intento de desarrollar una técnica de diseño de este tipo fue en el Lancia Lambda de 1922 para proporcionar rigidez estructural y una altura de carrocería más baja para su carrocería de torpedo . [10] El Lambda tenía un diseño abierto con techo sin tensiones, lo que lo hacía menos como un monocasco y más como un cuenco. Se produjeron 1.000. [11]
La empresa estadounidense Budd Company, ahora ThyssenKrupp Budd , desempeñó un papel clave en el desarrollo del cuerpo unitario . [11] Budd suministró carrocería de acero prensado, montada en bastidores separados, a los fabricantes de automóviles Dodge , Ford , Buick y la empresa francesa Citroën .
En 1930, Joseph Ledwinka , un ingeniero de Budd, diseñó un prototipo de automóvil con construcción unitaria completa. [12]
Citroën compró este diseño de carrocería totalmente unitario para el Citroën Traction Avant . Este automóvil de gran volumen y producción en masa se introdujo en 1934 y vendió 760.000 unidades durante los siguientes 23 años de producción. [11] Esta aplicación fue la primera iteración de la integración estructural moderna de la carrocería y el chasis, utilizando láminas de acero estampadas profundas soldadas por puntos en una jaula estructural, incluidos umbrales, pilares y vigas del techo. [10] Además de una carrocería unitaria sin bastidor independiente, la Traction Avant también presentó otras innovaciones como suspensión independiente en las cuatro ruedas y tracción delantera . El resultado fue un vehículo de baja altura con un interior abierto de piso plano. [13]
Para el Chrysler Airflow (1934-1937), Budd proporcionó una variación: tres secciones principales de la carrocería del Airflow se soldaron en lo que Chrysler llamó una construcción de puente-armazón. Para el Chrysler Airflow, desafortunadamente, este método no era el ideal: los ajustes del panel eran deficientes. [11] Para convencer a un público escéptico de la fuerza de unibody, tanto Citroën como Chrysler crearon películas publicitarias que mostraban autos que sobrevivían después de ser empujados por un acantilado. [11]
Opel fue el segundo fabricante de automóviles europeo y el primer alemán en producir un automóvil con estructura unibody; la producción del compacto Olympia comenzó en 1935. Un Kapitän más grande entró en producción en 1938, aunque sus vigas longitudinales delanteras se estamparon por separado y luego se unieron al cuerpo principal.
El Lincoln-Zephyr de 1936 aerodinámico con un diseño convencional de motor delantero y tracción trasera utilizó una estructura unibody. [14] En 1941, la construcción de unidades ya no era una idea nueva para los automóviles, "pero era inaudita en el campo [estadounidense] de precios bajos [y] Nash quería una mayor participación de ese mercado". [15] [16] La construcción de la carrocería de una sola unidad del Nash 600 proporcionó ahorros de peso y el presidente y director ejecutivo de Nash, George W. Mason, estaba convencido de "que unibody era la ola del futuro". [17] [18]
Desde entonces, se rediseñaron más automóviles con la estructura unibody, que ahora se considera "estándar en la industria". [18] En 1960, los Tres Grandes de Detroit utilizaron el diseño de carrocería unificada en sus coches compactos ( Ford Falcon , Plymouth Valiant y Chevrolet Corvair ). Después de que Nash se fusionó con Hudson Motors para formar American Motors Corporation , sus automóviles con distintivo Rambler continuaron construyendo exclusivamente variaciones del monobloque.
Aunque el Chrysler Airflow de 1934 tenía un marco más débil de lo habitual y un marco de carrocería soldado al chasis para proporcionar rigidez, en 1960, Chrysler pasó de la construcción de carrocería sobre bastidor a un diseño de carrocería unitaria para la mayoría de sus autos. [19]
La mayoría de los automóviles unibody fabricados en Estados Unidos usaban cajas de torsión en el diseño de su vehículo para reducir las vibraciones y la flexión del chasis, con la excepción del Chevy II que tenía un faldón delantero atornillado (erróneamente denominado subchasis). [20] American Motors (con su socio Renault ) a finales de la década de 1970 incorporó la construcción unibody al diseñar la plataforma Jeep Cherokee (XJ) utilizando los principios de fabricación (unisides, piso con rieles de marco integrados y zonas de deformación y panel de techo) utilizados en su automóviles de pasajeros, como los Hornets y los Eagles con tracción en las cuatro ruedas para un nuevo tipo de marco llamado "Uniframe [...], un marco robusto de acero estampado soldado a una sólida estructura de cuerpo unitario, dando la fuerza de un pesado convencional marco con las ventajas de peso de la construcción Unibody ". [21] Este diseño también se utilizó con el concepto XJC desarrollado por American Motors antes de su absorción por Chrysler, que más tarde se convirtió en el Jeep Grand Cherokee (ZJ) . El diseño todavía se usa en vehículos deportivos utilitarios modernos como el Jeep Grand Cherokee .
El monobloque es ahora la construcción preferida para los automóviles y crossovers del mercado masivo . Este diseño proporciona ahorros de peso, mejor utilización del espacio y facilidad de fabricación. La aceptación creció drásticamente a raíz de las dos crisis energéticas de la década de 1970 y la de la década de 2000, en la que los SUV compactos que utilizaban una plataforma de camión (principalmente el mercado de EE. UU.) Se sometieron a los estándares CAFE después de 2005 (a finales de la década de 2000 Los SUV se eliminaron gradualmente y se reemplazaron con crossovers). Una ventaja adicional de un automóvil robusto radica en la protección mejorada contra choques para sus pasajeros.
Fotogramas parciales
Bastidor auxiliar
Un bastidor auxiliar es un componente de bastidor estructural distinto, para reforzar o complementar una sección particular de la estructura de un vehículo. Normalmente unido a un monocasco o monocasco, el bastidor auxiliar rígido puede manejar grandes fuerzas del motor y el tren de transmisión, y puede transferirlas uniformemente a un área amplia de chapa metálica relativamente delgada de una carrocería unificada. Los bastidores auxiliares a menudo se encuentran en la parte delantera o trasera de los automóviles y se utilizan para sujetar la suspensión al vehículo. Un bastidor auxiliar también puede contener el motor y la transmisión . Normalmente es de acero prensado o en caja, pero puede ser tubular y / o de otro material.
Ejemplos del uso de automóviles de pasajeros incluyen la plataforma GM F de 1967-1981 , los numerosos años y modelos construidos sobre la plataforma GM X (1962) , las camionetas con plataforma M / L de GM (Chevrolet Astro / GMC Safari, que incluían una variante de tracción total ) y el AMC Pacer monocasco que incorporaba un bastidor auxiliar delantero para aislar el compartimento de pasajeros de las cargas del motor, la suspensión y la dirección. [22] [23]
Ver también
- Marco de bicicleta
- Cuerpo sobre bastidor
- Chasis
- Carrocero
- Bastidor de locomotora
- Monocasco
- Marco de la motocicleta
Referencias
- ^ https://www.autonews.com/article/20170626/OEM01/170629864/body-on-frame-vs-unibody-pros-and-cons#:~:text=Throughout%20the%201930s%20and%201940s, entre% 20s% 20camión% 2Dbasado% 20contemporáneos .
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enlaces externos
- Medios relacionados con el chasis del vehículo en Wikimedia Commons