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Para que se desplace el automóvil por sí mismo necesita de ciertos elementos imprescindibles; la carrocería como base de soporte, el motor que le impulsa y las ruedas que al girar le hacen avanzar.
También la capacidad de seguir la dirección indicada y poder parar rápidamente son imprescindibles.
Empezamos identificando los elementos del automóvil genéricos cuando ya se consolidó su utilidad como transporte de personas y mercancías.
Estos elementos del automóvil se mantienen, y con la evolución técnica se han ido modificando, complementando o sustituyéndose por otros, además de irse incorporando más, estos se irán presentando en cada capítulo según su contenido tecnológico.
Identificación y funciones de los elementos del automóvil
El automóvil de la imagen tiene implantación técnica de motor longitudinal delantero y propulsión (tracción trasera), es decir son las ruedas traseras la que reciben la fuerza del motor, son las motrices.
Los elementos del automóvil principales que componen el automóvil son estos, representados en la imagen 1.1.
Carrocería:
- Es el soporte de la mecánica y protección de los ocupantes, colabora en la seguridad activa o primaria pasiva secundaria y terciaria.
Ruedas:
- Son los cuatro puntos de apoyo del automóvil en el suelo, base de la seguridad activa o primaria.
Motor:
- Genera la fuerza que mueve al automóvil (par y potencia).
- Se controla con el pedal del acelerador.
- La posición de este motor es longitudinal y delantero.
Embrague:
- Conexión y desconexión (“enchufe”) entre el motor y las ruedas motrices.
- Se gobierna con el pedal de embrague.
Caja de cambios:
- Transformador de la fuerza del motor (par), para iniciar la marcha, subir cuestas o llevar peso.
- Se selecciona la multiplicación de fuerza con la palanca de cambios.
Árbol de transmisión:
- Transporte de la fuerza (par motor) y movimiento desde la caja de cambios hasta el diferencial.
Diferencial:
- Distribuidor de velocidad entre las ruedas motrices en curvas.
- Al tomar curvas la rueda exterior ha de girar más rápido que la interior, y es el diferencial el que permite esta diferencia de velocidad, de forma mecánica, lo que una rueda gira de más la otra lo hace de menos.
Palieres:
- Transporte del par (fuerza/energía) y movimiento desde el diferencial a las ruedas motrices.
Conjuntos elásticos de suspensión, muelles en la imagen, y amortiguadores:
- Conforman acoplamientos flexibles que colaboran para mantener a los neumáticos en contacto con el suelo.
Uniones de suspensión, brazos:
- Permiten los movimientos relativos entre carrocería y ruedas al actuar la suspensión.
Dirección:
- Determina la trayectoria o rumbo a seguir.
- Se controla con el volante de dirección.
Frenos:
- Permiten reducir la velocidad y detener el automóvil.
- Se accionan con el pedal de freno.
Batería:
- Acumulador o almacén de electricidad con el motor parado y cuando es necesario estando en marcha.
Motor de arranque:
- Pone en marcha del motor térmico, de explosión o combustión del automóvil con la electricidad de la batería.
- Se acciona con llave o botón/mando de arranque.
Alternador:
- Generador de corriente eléctrica con el motor en marcha, suministra la que necesita el automóvil en marcha y recarga la batería.
Se continúa identificando los principales componentes del automóvil con la imagen 1.2.
Este automóvil tiene implantación técnica de motor delantero transversal y transmisión a las cuatro ruedas, 4×4, las cuatro ruedas reciben la fuerza del motor.
En el siguiente capítulo se explican las diferentes implantaciones técnicas en el automóvil, con esta imagen se anticipa una de estas, y se va a utilizar para repasar la ubicación de los principales componentes del automóvil, a los que se añaden los correspondientes para disponer de cuatro ruedas motrices.
Los elementos del automóvil que se ven, ya presentados son; carrocería, ruedas, motor con acelerador, embrague con su pedal, caja de cambios y su palanca, árbol de transmisión, diferencial, palieres, batería, motor de arranque, alternador, brazos de suspensión con muelles y amortiguadores, frenos y su pedal, dirección y volante.
Las principales diferencias con el vehículo anterior de motor delantero longitudinal y propulsión (tracción trasera) son estas;
- A continuación del embrague, después del motor transversal, está la caja de cambios que contiene el diferencial delantero del que salen los palieres a las ruedas delanteras.
- Desde el diferencial delantero sale el árbol de transmisión para llevar la fuerza del motor al diferencial trasero, y este mueve las ruedas de su eje por los palieres.
- En este automóvil las ruedas traseras no reciben permanentemente la fuerza motriz, hay un elemento antes del diferencial trasero para conectar este eje y tener las cuatro ruedas motrices, conexión 4×4. Si no está conectado es tracción delantera, ruedas delanteras motrices exclusivamente.
- Se simplifica la explicación para ir avanzando progresivamente, pues al igual que las ruedas de cada eje giran a velocidades distintas en curvas, y lo permite el diferencial, en curvas los ejes delantero y trasero también giran a diferentes velocidades, por lo que ha de haber alguna tecnología que gestione ese funcionamiento, en el capítulo 22 de transmisión integral (4×4) se explican las diferentes formas de hacerlo.
Si este automóvil tuviese solamente tracción delantera, ruedas delanteras motrices, no tendría estos elementos; árbol de transmisión, conexión 4×4, diferencial trasero y sus palieres.
Proceso de funcionamiento
En la imagen 1.3 se ve un automóvil con motor delantero longitudinal y propulsión (tracción trasera) con los elementos del automóvil presentados.
Este es el proceso de funcionamiento:
Entra el conductor por su puerta de la carrocería al habitáculo.
Acciona el sistema de puesta en marcha haciendo que electricidad de la batería pase al motor de arranque y se ponga en funcionamiento el motor del automóvil.
Con el motor en marcha gira el alternador por una correa exterior de arrastre produciendo la electricidad que necesite el automóvil, y recargando la que ha consumido la batería durante la puesta en marcha del motor.
Pisa el conductor el pedal de embrague para insertar la primera relación de la caja de cambios, con la marcha insertada pisa suavemente el acelerador y va soltando el pedal de embrague hasta el final, ya está el automóvil en movimiento.
Desde la caja de cambios sale la fuerza del motor, multiplicada en 1ª, por el árbol de transmisión hasta el diferencial, desde este mediante los palieres llega a cada una de las ruedas motrices traseras.
Con el volante que acciona la dirección selecciona el conductor la ruta que sigue el automóvil.
Se adapta la velocidad con el acelerador, las relaciones de caja de cambios, multiplicando más o menos la fuerza del motor, y mediante los frenos pisando su pedal para reducir la velocidad.
Se puede con los frenos detener rápidamente el automóvil.
Las desigualdades de la superficie del piso y las inercias al acelerar, frenar y girar la dirección hacen trabajar a los elementos de suspensión; unión rueda – carrocería, brazos en la imagen, elementos elásticos de suspensión, muelles en la imagen y amortiguadores.
Los objetivos de la suspensión son mantener permanentemente los neumáticos en contacto con el piso y aportar confort de marcha.
Evoluciones técnicas en los elementos del automóvil
El automóvil no ha dejado de evolucionar desde sus inicios, en todos los aspectos y elementos.
Son muchas las causas; mejorar las prestaciones, comportamiento, seguridad activa y pasiva, confort, consumo, contaminación, … son las principales.
Como anticipo a lo que se va a ir explicando en los siguientes capítulos, se comentan algunas de las evoluciones técnicas en diferentes temas técnicos representados esquemáticamente en la imagen 1.4.
Carrocería:
- Estructuras más eficaces en la protección de los pasajeros, mejor seguridad pasiva secundaria y terciaria.
- Menos torsión y flexión al circular para el mantenimiento de la geometría de asentamiento de las ruedas, lo que aporta más seguridad activa o primaria, mejor aerodinámica para reducir la resistencia que opone el aire al avance, menos consumo, contaminación y ruido, …
Ruedas:
- Más adherencia con el suelo (más seguridad activa o primaria), menos resistencia al giro por deformaciones dinámicas (menos consumo y contaminación), aviso de rueda pinchada (más seguridad activa o primaria), información de la presión (avisos para mantener la seguridad activa), capacidad de circular temporalmente si aire (más seguridad activa), …
Motor y complementos:
- Diferentes tecnologías para reducir su resistencia al giro, accesorios con menos demanda de fuerza de arrastre, tratar de que la fuerza del motor (par) sea lo más uniforme posible desde el inicio de la aceleración (curva de para plana), “stop & start”, motor “down size” (de menor tamaño) y complementos prestacionales, generalización de la sobrealimentación, sistemas de inyección y encendido más eficientes, automóvil híbrido, eléctrico pila de combustible de hidrógeno, …
Embrague:
- Sistemas de reducción de esfuerzo al pisar el pedal, embrague de accionamiento automático, (pilotado), volante motor bimasa, …
Caja de cambios:
- Más número de relaciones, especialmente en las pilotadas/robotizadas y automáticas, cajas pilotadas/robotizadas y automáticas con mejor eficacia y más adaptación al estilo de conducción, …
Transmisión:
- Menos rozamientos, 4×4 con sistemas de conexión inteligentes variables, …
Dirección:
- Adaptación de la asistencia y número de vueltas al girar el volante adaptativas, dirección eléctrica (“steer by wire”) sin elementos mecánicos, dirección variable a las cuatro ruedas, …
Suspensión:
- Elementos elásticos y amortiguadores adaptativos, selección de la relación confort – estabilidad, altura de carrocería regulable, …
Frenos:
- Del circuito hidráulico en diagonal “X” a frenos eléctricos (“brake by wire”), antibloqueo de frenos ABS y sus derivados con más funciones e interactividad, …
Sistema eléctrico:
- Batería; adaptación al alternador inteligente y “stop & Start”
- Motor de arranque; adaptación al “stop & start”, alterno – arranque, …
- Alternador; actuación inteligente (no carga al acelerar), alterno – arranque (reversible con función motor de arranque), función de asistencia híbrida, … Intercomunicación por multiplexado y canbus, diagnóstico electrónico, …
