Esta sección es una introducción general al automóvil como un todo. A través de los años se han probado muchos diseños inusuales, algunos con más éxito que otros. El más común es, por supuesto, un vehículo rectangular con una rueda en cada ¡esquina! Para llevar más lejos esta idea bastante simple, podemos categorizar los vehículos en diferentes caminos. Por ejemplo, por diseño (Figs. 1.1–1.4), como:
- Motor delantero que impulsa las ruedas delanteras.
- Motor delantero que impulsa las ruedas traseras.
- Motor delantero accionando las cuatro ruedas.
- Motor trasero que impulsa las ruedas traseras.
- Motor central que impulsa las ruedas traseras.
- Motor central que conduce las cuatro ruedas.
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| Figura 1.1 Motor delantero, tracción delantera. |
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| Figura 1.2 Motor delantero, tracción trasera. |
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| Figura 1.3 Motor trasero, tracción trasera. |
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| Figura 1.4 Motor central, tracción trasera. |
Los siguientes párrafos y viñetas resaltan las características de los diseños de vehículos mencionados anteriormente. Las abreviaturas comunes para estos diseños se dan en la Tabla 1.1.
Tabla 1.1 Abreviaturas comunes
Un diseño común para un automóvil estándar es el vehículo con motor delantero y tracción delantera. Esto se debe a que un diseño con el motor en la parte delantera impulsando las ruedas delanteras tiene una serie de ventajas:
- Proporciona protección en caso de una colisión frontal.
- El enfriamiento del motor es más fácil debido al flujo de aire.
- Las curvas pueden ser mejores si el peso está en la parte delantera.
- La tracción delantera añade más ventajas si el motor se monta de lado (transversalmente).
- Hay más espacio en el habitáculo.
- La unidad de potencia se puede fabricar como una unidad completa.
- El accionamiento actúa en la misma dirección en la que apuntan las ruedas direccionales.
La tracción trasera desde un motor delantero fue el método utilizado durante muchos años. Algunos fabricantes han continuado su uso, BMW por ejemplo. La característica principal es un eje propulsor largo desde la caja de cambios hasta el mando final, que forma parte del eje trasero. El eje de transmisión tiene juntas universales para permitir el movimiento de la suspensión. Este diseño tiene algunas ventajas:
El peso se transfiere a las ruedas motrices traseras al acelerar.
No se necesitan juntas de velocidad constante complicadas, como las que se usan en los vehículos con tracción delantera.
La tracción en las cuatro ruedas combina todos los puntos buenos mencionados anteriormente, pero hace que el vehículo sea más complicado y, por lo tanto, más caro. La principal diferencia con la tracción en las cuatro ruedas es que se necesita una caja de cambios adicional conocida como caja de transferencia para vincular la tracción delantera y trasera.
El diseño del motor trasero no ha sido muy popular, pero se utilizó para el automóvil más vendido de todos los tiempos: el VW Beetle. Las ventajas son que el peso se coloca en las ruedas traseras, lo que brinda un buen agarre, y la unidad de potencia y la transmisión pueden ser un solo conjunto. Una desventaja es que hay menos espacio disponible para el equipaje en la parte delantera. El mayor problema es que el manejo se ve afectado por el menor peso sobre las ruedas direccionales. Los motores de tipo plano son la opción más común para este tipo de vehículos.
Montar el motor en la posición media de un automóvil tiene una gran desventaja: ocupa espacio dentro del vehículo. Esto lo hace poco práctico para la mayoría de los vehículos "normales". Sin embargo, la distribución del peso es muy buena, lo que lo convierte en la elección de los diseñadores de vehículos de alto rendimiento. Un buen ejemplo es el Ferrari Testarossa. Motor central es el término utilizado para describir cualquier vehículo en el que el motor está entre los ejes, incluso si no está en el medio.
Hecho clave: En un coche de motor central la distribución del peso es muy buena.
1.1.2 Tipos y tamaños
Los vehículos también se clasifican por tipo y tamaño como en la Tabla 1.2.
1.1.3 Diseño del cuerpo
Los tipos de vehículos ligeros pueden variar desde pequeños autos deportivos de dos asientos hasta grandes monovolúmenes o vehículos utilitarios deportivos (SUV). También se incluyen en la gama vehículos comerciales ligeros como furgonetas y camionetas. Es difícil categorizar un automóvil exactamente, ya que existen varios sistemas acordados en varios países diferentes. Las figuras 1.5 a 1.13 muestran varios tipos de cuerpos diferentes.
1.1.4 Tipo de chasis y paneles de carrocería
El chasis del vehículo puede ser de dos tipos principales: separado o integrado. Los chasis separados generalmente se usan en vehículos más pesados. El tipo integrado, a menudo llamado monocasco, se usa para casi todos los automóviles. Los dos tipos principales se muestran aquí en las Figs. 1.14 y 1.15.
Tabla 1.2 Abreviaturas y definiciones comunes
La mayoría de los vehículos están hechos de varios paneles separados. La figura 1.16 muestra un automóvil con el panel principal u otro componente de la carrocería con nombre.
1.1.5 Sistemas principales
No importa cómo los clasifiquemos, todos los diseños de vehículos tienen componentes principales similares y funcionan de la misma manera. Las cuatro áreas principales de un vehículo son los sistemas de motor, eléctrico, chasis y transmisión.
1.1.5.1 Motor
Esta área consiste en el propio motor junto con los sistemas de combustible, encendido, suministro de aire y escape (Fig. 1.17). En el motor, una mezcla de combustible y aire entra a través de un colector de admisión y se dispara en cada cilindro a su vez. Los gases en expansión resultantes empujan los pistones y las bielas que se encuentran en las manivelas, al igual que las piernas de un ciclista accionan los pedales, y esto hace que el cigüeñal gire. Los pulsos de potencia de cada pistón son suavizados por un pesado volante. La potencia sale del motor a través del volante, que está instalado en el extremo del cigüeñal, y pasa al embrague. Los gases usados salen por el sistema de escape.
1.1.5.2 Eléctrica
El sistema eléctrico cubre muchos aspectos, como la iluminación, los limpiaparabrisas y la instrumentación. Un componente clave es el alternador (Fig. 1.18) que, impulsado por el motor, produce electricidad para hacer funcionar los sistemas eléctricos y cargar la batería. Un motor de arranque toma energía de la batería para arrancar y arrancar el motor. Los componentes eléctricos están controlados por una serie de interruptores. Los sistemas electrónicos usan sensores para detectar condiciones y actuadores para controlar una variedad de cosas; de hecho, en los vehículos modernos, casi todo.
1.1.5.3 Chasis
Esta zona está formada por los sistemas de frenado, dirección y suspensión, así como por las ruedas y los neumáticos. La presión hidráulica se utiliza para activar los frenos para reducir la velocidad o detener el vehículo. Los discos giratorios se sujetan entre almohadillas de revestimiento de fricción (Fig. 1.19). El freno de mano utiliza un enlace mecánico para operar los frenos de estacionamiento. Ambas ruedas delanteras están unidas mecánicamente y deben girar juntas para proporcionar control de dirección. El método más común es usar un piñón y cremallera. El volante va unido al piñón y al girar este mueve la cremallera de un lado a otro, que a su vez mueve las ruedas. Los neumáticos también absorben algunos golpes de la carretera y juegan un papel muy importante en el agarre a la carretera. La mayoría de los impactos y vibraciones restantes son absorbidos por resortes en los asientos del conductor y del pasajero. Los resortes pueden ser de tipo helicoidal y se usan junto con un amortiguador para evitar que oscilen (reboten demasiado hacia arriba y hacia abajo).
1.1.5.4 Transmisión
En esta zona, el embrague permite al conductor desconectar la transmisión del motor y alejar el vehículo del reposo. El volante del motor y la cubierta del embrague están atornillados entre sí para que el embrague siempre gire con el motor, y cuando se levanta el pedal del embrague, la transmisión pasa a la caja de cambios. Se necesita una caja de cambios porque un motor produce potencia solo cuando gira bastante rápido. La caja de cambios permite al conductor mantener el motor a su mejor velocidad. Cuando la caja de cambios está en punto muerto, la potencia no sale de ella. Un conjunto de transmisión fi nal y un diferencial conectan la transmisión a los ejes intermedios de las ruedas o árboles de transmisión (Fig. 1.20). El diferencial permite que los ejes de transmisión y, por lo tanto, las ruedas giren a diferentes velocidades cuando el vehículo toma una curva.
Hecho clave Se necesita una caja de cambios porque un el motor produce potencia sólo cuando girando bastante rápido.
1.1.6 Resumen
El diseño de un vehículo, como el lugar donde se instala el motor y las ruedas motrices, varía, al igual que los estilos y las formas de la carrocería. Sin embargo, las tecnologías utilizadas en las cuatro áreas principales de un vehículo son similares sin importar cómo se describa. Estos son:
- El sistema del motor.
- El sistema electrico.
- El sistema de chasis.
- El sistema de transmision.
Estas áreas se cubren en detalle y conforman los cuatro capítulos principales de tecnología de este libro, pero primero, veamos el panorama más amplio de la industria automotriz.
