Configurações e Detalhes dos Chassis e Carrocerias

O conceito básico de chassi determina que este é toda e qualquer estrutura que suporta um motor, ou conjunto motriz. Na realidade, chassi é uma palavra francesa que em inglês significa frame, e em português, quadro, armação ou simplesmente, chassi. Na área automobilística, esse termo se refere ao chassi propriamente dito, que é a estrutura de longarinas unidas por ligações transversais, configuração ainda utilizada por utilitários, veículos da linha pesada e industriais. Portanto, a definição acima para chassi seria bastante limitada em relação aos automóveis, visto que a maioria utiliza a configuração monobloco.

Atualmente os veículos apresentam uma estrutura unificada de chassi e carroceria, e desta há a preocupação com o interior, a cabine. A concepção do conjunto chassi, carroceria e interior depende de fatores como design da carroceria, posição do powertrain, nível de equipamentos e sistemas. Além destes há o comportamento dinâmico definido no projeto, que também influi na concepção do monobloco.

Também é levado em consideração a vida à bordo, que é definida de acordo com requisitos de conforto e segurança. Todo automóvel é projetado para que o motorista e os ocupantes tenham conforto e ergonomia na sua utilização. Por exemplo, o projeto dos assentos requer as normas DIN e SAE relacionadas. Essas estabelecem requisitos que são garantidos através do uso de gabaritos representativos de um ocupante ou motorista, estes ajudam a determinar as dimensões e localizações adequadas para os assentos tendo como base o ponto H (H-point).

Diversos materiais já foram utilizados na fabricação de chassis, carrocerias e interiores, com destaque para madeira e o aço. Contudo, o surgimento de novas tecnologias e materiais colocou o aço em destaque. Materiais como alumínio, fibra de carbono e de vidro também possuem seu espaço, porém em aplicações específicas.

Histórico

Crédito foto: https://hypescience.com

A estrutura atual dos automóveis não é resultado de um processo evolutivo do automóvel em si. Na realidade o chassi e a carroceria são resultados de uma estrutura bastante antiga, de um know-how de milhares de anos da humanidade fabricando carruagens. As carrocerias destas eram idealizadas de acordo com o chassi e propulsão da época. Embora as carruagens tenham sido o ponto de partida para o automóvel em si, e destas se desenvolveram os coachbuilders, é evidente que a roda foi uma das maiores invenções da humanidade. Sendo assim, por volta de 4.000 a.C. começava a história do automóvel. As primeiras carruagens foram destinadas para desfiles e transporte de autoridades (reis e realezas), embora tenham aparecido na Roma antiga em XIII a.C. com fins militares. Os sumérios em 2700 a.C. já utilizavam carruagens movidas por tração animal em desfiles. Essas carruagens eram conectadas a estruturas transversais rígidas e sem elementos de amortecimento, sustentação ou direção. Além disso as rodas apresentavam banda de rolagem revestida com metal para proteção e aumento da vida útil. Os “cubos de rodas” eram lubrificados com gordura ou óleo de origem animal, para reduzir o desgaste. Como eram veículos que atingiam baixas velocidades, a vida útil de uma carruagem era, de certa forma, longa. A velocidade inclusive, quanto maior for, maiores serão as forças sobres os componentes de suspensão.

Carruagem utilizada em casamentos. Com sistema de direção sobre todo o eixo de dianteiro.
Crédito foto: http://www.carruagemdovale.com.br

As primeiras carruagens com sistemas de direção possuíam sistemas precários, nos quais o eixo dianteiro montado na estrutura da carroceria através de um pivô. Dessa forma, o eixo dianteiro girava por inteiro e logo revelou suas fraquezas. Acredita-se que estes sistemas surgiram entre 1800 e 800 a.C. Nestes veículos não havia uma interface entre a carroceria e a roda, toda a excitação destas era transmitidas a carroceria. Não havia uma definição do que seria a massa não-suspensa nessas carruagens. Visando reduzir o desconforto dos passageiros, os romanos idealizaram uma saída criativa. Um sistema no qual a “carroceria” seria suspensa dos eixos por correntes ou correias, que funcionavam como elementos de sustentação. Seria então, o primeiro sistema de suspensão que se tem registro.

Chassi de carruagem com sistema de direção e freios.
Crédito foto: https://www.youtube.com/watch?v=eF_azYcNgv4

Posteriormente, sistemas de freios por atrito de sapatas com as rodas também foram idealizados e construídos. Assim, no século 10 já se fabricavam na Europa carruagens com sistemas de “suspensão”, direção e freios. Pode-se observar que nesse cenário é possível definir um chassi completo, com sistemas de suspensão, direção e freios, colaborando com o conceito de que chassi é uma estrutura dotada de sistemas que são capazes de controlar o veículo. Muito pela razão na qual foram inicialmente construídas, as carruagens nunca foram acessíveis aos menos favorecidos, as classes mais ricas eram as únicas que as possuíam. Foi nesse cenário que os coachbuilders cresceram. As carruagens passaram ter processos de fabricação definidos, uso extensivo de madeira, aço e vidro, e projetos personalizados. Coachbuilder é o nome dado a profissionais que construíam as carrocerias das carruagens, suas oficinas especializadas datam do século 16 até meados do século 20, onde fabricavam carrocerias personalizadas para autoridades e personalidades famosas. Nesse período diversas inovações surgiram, que até hoje são utilizadas nos automóveis, como a utilização de feixe de molas semi-elípticas em carruagens no século 18. Essas molas já eram utilizadas com diversas lâminas, aproveitando-se da histerese como forma de amortecimento.

John Boyd Dunlop – 1840-1921. Crédito foto: http://www.slate.com/blogs/the_eye/2014/07/22/bicycle_design_an_illustrated_history_by_tony_hadland_and_hans_erhard_lessing.html

Cada vez mais a estrutura das carruagens se aproximavam da estrutura atual dos automóveis, ganhando rodas raiadas 1830 desenvolvidas por Walter Hancook e os primeiros pneus em 1888, desenvolvidos por John Boyd Dunlop. Mas foi nas mãos do coachbuider George Lankensperger que uma das maiores contribuições para a história do automóvel apareceu, o sistema de direção (leia mais).

Com uma junta esférica (pivô) tornou-se possível abandonar a ineficaz configuração de esterçamento do eixo, para utilizar o esterçamento individual das rodas. Nesse mecanismo as rodas esterçam em ângulos diferentes, de forma que o prolongamento de seus eixos se interceptavam. Esse mecanismo ficou conhecido como princípio de ackerman, e é aplicado até hoje nos automóveis. No fim do século 19 o petróleo ganhava a preferência como fonte de energia, permitindo que o desenvolvimento de motores de combustão interna tivesse maior apoio. Até esse ponto, as carruagens já tinham uma estrutura que podia ser chamada de chassi. Contudo, essa estrutura ao receber o motor de combustão interna, mostrou-se inadequada. As rodas eram rígidas, os freios as bloqueavam e a suspensão era composta por eixos rígidos que resultavam em uma estrutura inadequada a novas velocidades. Os automóveis começavam a serem projetados para rodarem em “altas” velocidades. Os reflexos dessa busca pelo melhor desempenho, que era motivada pelos investidores e engenheiros das marcas, foi a concentração no desenvolvimento de trem de força, transmissões, direção, suspensão e freios. Em outras palavras, as grandes marcas eram praticamente fabricante de chassis, enquanto que os “antigos” coachbuilders viraram fabricantes de carrocerias.

Sizaire Naudin, 1907. Crédito foto: https://commons.wikimedia.org

Nesse período o que se viu foi a continuidade na utilização da madeira junto com o aço na fabricação de chassis, alguns sendo fabricados totalmente em madeira e com carrocerias em chapas de aço, como o Sizaire Naudim de 1907, por exemplo. Acredita-se que a utilização de madeira por muitos construtores se deu pela falta de ferramental adequado para os painéis de aço. Some a isso o know-how de séculos de fabricação de carruagens, e então a madeira ainda era um material vantajoso a se utilizar. Era leve, fácil de moldar e esteticamente agradável para a época. O começo do século 20 também apresentou as primeiras aplicações de um chassi totalmente em aço, esse chassi era composto por duas longarinas conectadas por barras transversais de aço colocadas em pontos estratégicos. Essas barras são fixadas por meio de soldas, parafusos ou rebites. Portanto, o conhecido chassi escada (ou chassi de longarinas) data do começo do século 20 e é utilizado até hoje, porém em aplicações de médio e grande porte, bem como na linha de veículos industriais. As carrocerias utilizadas sobre estes chassis apresentavam diversas variações sem, contudo, ter os estilos definidos de atualmente. A maior porcentagem de carrocerias vendidas era dos modelos conversíveis, 80% do mix de vendas da época. Talvez porque os modelos de carroceria fechada eram mais luxuosos e caros. A estrutura ainda utilizava madeira com painéis em aço, muitas vezes a madeira tinha maior porcentagem na estrutura da carroceria, motivo pelo qual estas não desempenhavam a rigidez torcional adequada. As carrocerias rangiam devido ao exagerado movimento relativo entre estas e suas juntas no chassi, de forma que não eram raros os casos de portas que de tanta interferência entre estas e o painel, não fechavam ou não abriam. Apesar disso, a madeira conferia um aspecto bastante agradável e luxuoso ao veículo, com uso extenso de verniz e madeira compensada. Mesmo assim, no fim do século 20, o uso da madeira cedeu lugar ao aço, que passou a ser matéria-prima para ambos, chassi e carroceria.

Chassi escada ou chassi de longarinas com seção em X. Crédito foto: http://www.wikiwand.com/en/Vehicle_frame

O surgimento de novos ferramentais e processos para utilização do aço, ajudou a evolução da arquitetura do automóvel. Novas estruturas foram surgindo, como o uso de conexões em X no chassi escada, que ligavam as longarinas pelas suas extremidades diagonalmente opostas. Além disso, novas silhuetas de carrocerias apareceram, pois tornou-se possível estampar o aço nas mais variadas formas. Nesse período, a busca pela maior velocidade ganhou um nova variável, a aerodinâmica. Derivações do chassi escada começavam a surgir, como uma configuração de estrutura em X, que apareceu pela Fiat em 1935. Na realidade, essa variação de chassi era uma das primeiras aplicações do chassi Backbone (ou espinha dorsal). O objetivo desse chassi era redução de peso em relação ao chassi de longarinas, que foi possível graças a otimização da estrutura do chassi, que passava a incorporar somente os pontos necessários para suporte da carroceria e de outros componentes. Possui uma seção central de formato tubular, que servia de suporte e alojamento da árvore de transmissão.

Os espaços livres no chassi backbone permitiram que a carroceria pudesse ser montada mais próxima do chão. Crédito foto: http://www.doubledeclutch.com

Como havia muitas zonas livres, sem longarinas, a carroceria podia ser montada um pouco mais baixa, ajudando a reduzir o centro de gravidade do veículo, a carroceria era fixada ao chassi através de juntas elásticas e parafusos e exercia papel importante na rigidez torcional. Por esse motivo é classificada como chassi e carroceria do tipo parcialmente unidos. Contudo, por ser um sistema caro de implementar na linha de montagem e ser bastante intrusivo na cabine, aos poucos perdeu espaço para outros tipos de estrutura chassi e carroceria. Esses chassis tinham como grande característica a facilidade de serem utilizados com diversos tipos de carrocerias, o que de certa forma ainda motivava alguns projetos de carrocerias diferenciadas e mantinham as empresas de design especializadas em carrocerias. Percebe-se que uma estrutura composta por chassi e carroceria totalmente unificados proveria uma melhor rigidez à torção ao veículo. Como em meados do século 20 apareciam melhores ferramentas e procedimentos para trabalhar com o aço, essa estrutura tornava-se viável. Eis que em 1922 a Lancia utilizou esse conceito em um de seus carros, o Lancia Lambda.

Os espaços livres no chassi backbone permitiram que a carroceria pudesse ser montada mais próxima do chão.
Crédito foto: http://www.doubledeclutch.com

O carro apresentava uma estrutura fabricada com painéis de aço unidos as longarinas. Com aspecto reticular a estrutura alojava e suportava o trem de força, suspensão, e direção. Essa estrutura desempenhava maior rigidez devido ao maior número de conexões entre as longarinas, como o painel corta-fogo, assoalho com o suporte para os assentos e a região traseira, que já incluía o espaço para bagagem. Além disso, o teto neste veículo já fazia parte da estrutura, reforçando a rigidez da carroceria. Anos mais tarde, em 1934, a Citroën lançava o 11 CV, o carro que aprimorou o conceito de chassi e carroceria totalmente unificados, neste veículo não era mais possível identificar a presença das longarinas. As longarinas não se estendiam por toda a carroceria, formava apenas a região dianteira e desta por diante era integrada ao assoalho, que pelo seu formato, delimitava as regiões das caixas de roda e dos assentos. Ligadas ao assoalho estavam as colunas, que formavam a estrutura do teto, que também era fabricado em aço e servindo como componente estrutural. Portanto, é possível perceber que o processo evolutivo da estrutura de um automóvel migrou de uma estrutura de chassi e carroceria separados, para uma estrutura unificada, mas o que realmente está por trás disso é que passou-se a ter uma massa não-suspensa e uma massa suspensa, rodas compostas por pneus e aros, rodas independentes do eixo (suspensão independente), componentes dedicados ao amortecimento e a sustentação separadamente e anos mais tarde, uma interface entre a estrutura monobloco a suspensão, o chamado subchassi (subframe).

Definição

A estrutura monobloco é praticamente um padrão em veículos de alto volume de vendas, o termo chassi perdeu força pois estava bastante ligado ao chassi de longarinas utilizado por muitos anos. Entretanto é importante ter em mente as definições e funções de chassi e carroceria são diferentes, mas complementares. O chassi é a parte do veículo que aloja e suporta os componentes do trem de força, sistemas de suspensão, direção e a própria carroceria. Entretanto sua função vai além do suporte, o chassi é a estrutura que promove o controle do veículo, responsável por gerar e transmitir as forças às rodas para que o veículo possa ser guiado e freado. A carroceria, independente do fato de estar ou não integrada a um chassi, possui algumas funções fundamentais, como:

  • Aerodinâmica;
  • Ergonômica;
  • Estética;
  • Estrutural;
  • Segurança;
  • Visibilidade.
  • Aerodinâmica

O projeto da carroceria deve levar em consideração a resistência do ar, ou arrasto. Para isso diversos estudos de CFD e em túnel de vento são realizados para visualizar com o máximo de certeza os pontos de maior arrasto, bem como o arrasto gerado pelos pneus, ruídos de vento sobre canaletas e rolagem dos pneus.

Ergonômica

Embora a ergonomia dependa do design do painel e do estudo das medidas internas em relação ao ponto H, o design da cabine define o posicionamento dos assentos, painel, posição dos cintos e a visibilidade. Esses e outros fatores devem ser pensados na concepção do projeto, de forma que a cabine possua espaço adequado, acesso fácil aos comandos e facilidade para entrar e sair.

Estética

É imagem do veículo, seu design, é um fator que pode definir a compra. O veículo depende do apelo estético para chamar atenção do consumidor.

Estrutural

Além de ter que suportar todos os ocupantes e bagagem em carga máxima, a carroceria deve fornecer a rigidez torcional adequada para o melhor conforto e comportamento dinâmico.

Segurança

Deve prover a segurança passiva dos ocupantes, ou seja, durante uma colisão a carroceria deve ser capaz absorver ao máximo o impacto. Para isso existem zonas de deformação e zonas rígidas, para absorver o impacto e impedir que a deformação atinja a cabine. Embora a segurança dos ocupantes é papel principal da segurança da carroceria, estudos são realizados para minimizar o impacto em um pedestre em caso de atropelamento, como o desenvolvimento do airbag do capô, para-choques mais eficientes e desenho da carroceria favorável a redução do impacto.

Visibilidade

A área envidraçada, quantidade e posicionamento de luzes de cortesia e campo de visão são alguns dos fatores do projeto da carroceria que são estudados, para que o motorista possa ter o máximo de noção do que se passa ao redor, mas sem perder a atenção no que está a sua frente.

Tipos de chassi

Atualmente o chassi e a carroceria de um automóvel para uso civil são integrados em um só corpo, porém ainda existem aplicações que estes componentes são unificados por componentes fixação e juntas elásticas. Portanto, os automóveis atuais dispõe de três tipos básicos de configurações de chassi e carroceria:

  • Chassi e carroceria não unidos: Longarinas (ou escada).
  • Chassi e carroceria parcialmente unidos: Backbone (espinha dorsal), Spaceframe.
  • Chassi e carroceria totalmente unidos: Monobloco.

Chassi e carroceria não unidos

Em destaque, o chassi escada com a carroceria de um Chevrolet 2500 HD. Crédito foto: http://www.fourwheeler.com

Inicialmente fabricados com uma combinação de partes em aço e partes em madeira, esta configuração utilizada desde as carruagens, deu origem ao chassi propriamente dito, o chassi de longarinas ou chassi escada. Esta configuração é caracterizada por duas longarinas conectadas por meio de barras transversais (crossbeam) para aumentar a rigidez a torção do conjunto. Na estrutura são soldados os pontos de suporte para os componentes dos sistemas de suspensão e direção, bem como o trem de força. Pontos de fixação na parte superior do chassi permitem a fixação da carroceria por parafusos, com ou sem intermédio de coxins. É importante salientar, que nessa configuração a carroceria é fixada literalmente em cima do chassi. As vibrações do chassi são transmitidas para a carroceria, embora parte delas sejam filtradas pelas buchas. Foi uma configuração bastante utilizada no passado devido a sua grande intercambiabilidade, ou seja, para apenas um chassi podiam ser utilizadas diversas carrocerias diferentes. Isso favorecia a utilização de sistemas e peças intercambiáveis entre os modelos, simplificava as linhas de produção, mas criava modelos de veículos com problemas em comum, naturalmente provocava uma grande altura da carroceria em relação ao solo, era uma estrutura pesada e com baixa rigidez a torção e muitas vezes gerava estruturas incompatíveis com a proposta do projeto. Atualmente é uma configuração padrão para veículos utilitários esportivos, industriais e da linha pesada por robustez no transporte de carga, capacidade de reboque e flexibilidade na rodagem sobre a superfícies acidentadas.

Chassi e carroceria parcialmente unidos

O Lótus Elan de 1962 é um veículo que representa claramente o chassi Backbone. Crédito foto: https://www.researchgate.net/figure/1962-LOTUS-ELAN-BACKBONE-CHASSIS_fig11_316375697

Esse configuração nasceu como uma evolução do chassi de longarinas, estas se restringem apenas aos extremos do chassi, na seção central as longarinas se encontram formando uma estrutura central bastante rígida. A curiosa região central pode assumir um formato tubular ou não, geralmente servem de espaço para a passagem do eixo cardan e também como suporte de seus mancais. Como não há longarinas, as regiões ao lado da seção central são livres. Dessa forma, a carroceria não é montada sobre o chassi, e sim no chassi. Em relação ao chassi escada tradicional, as fraquezas como elevado peso da estrutura continuam, porém o esta configuração melhorou a rigidez a torção e reduziu o centro de gravidade. Isso foi possível pois a ausência das longarinas permitiu à carroceria maior vão livre para o assoalho, que pode ser montado em uma altura mais baixa. Entretanto a volumosa seção central da estrutura penalizava o espaço interno, pois esta praticamente separava a cabine. Isso limitava o projeto da carroceria, que passava a ser moldada ao chassi. Essa configuração tornou-se conhecida como backbone ou espinha dorsal devido a arquitetura da estrutura. Com o advento das chapas de aço e dos novos métodos de solda, esse tipo de chassi tornou-se bastante inconveniente, mas com alguma modificações passou a ser uma variação de chassis do tipo Space frame.

O Corvette é um exemplo de veículo que utiliza chassi Space frame. Entretanto, perceba o túnel central herdado dos chassis do tipo Backbone. Este túnel confere bastante rigidez a estrutura. Crédito foto: https://www.corvetteforum.com

O space frame é uma configuração de chassi que carrega alguns atributos do chassi espinha dorsal. No caso age como uma estrutura que eficientemente distribui as forças sobre seu tubos e painéis. Ambas space frame e espinha dorsal são comumente relacionados a um esqueleto, em sua estrutura são fixados as chapas da carroceria. O space frame tem a flexibilidade de poder ser fabricado em diversos materiais e arquiteturas. Pode ser fabricado em aço, sendo um estrutura tubular do tipo treliça, ou com painéis de aço soldados em uma estrutura backbone, ou com painéis de alumínio extrudado ou materiais compósitos.

Exemplo de chassi space frame em alumínio. Este pertence ao esportivo híbrido Tomahawk. Crédito foto: https://newatlas.com/tomahawk-supercar-kit-electric-gas/31144/

O space frame confere uma alta rigidez torcional ao veículo, sua estrutura enxuta reduz o desperdício de material e ajuda na redução das dimensões do veículo, consequentemente seu peso também será menor. Contudo, é uma estrutura inviável para veículos de passageiros, pois seu processo produtivo é lento e com muitos processos manuais e por não ter um espaço interno otimizado, a cabine tem que compartilhar espaço com grandes trens de força e árvores de transmissão. Além disso, são estruturas bastante rígidas em absorver impactos frontais e traseiros, porém vulneráveis em impactos laterais. O chassi espinha dorsal foi inicialmente aplicado em veículos de grande produção, como Volkswagen Sedan e Fiat 1500. Porém a configuração passou a ser utilizada em veículos esportivos, como o DeLorean DMC-12 e Lotus Elan. O chassi space frame é uma estrutura totalmente dedicada a veículos de baixa produção e com proposta voltada para alto desempenho, também é muito utilizado em veículos de competição do tipo protótipo e open wheels.

Chassi e carroceria totalmente unificados

Monobloco de uma BMW Série 7. Crédito foto: https://www.motor1.com

Trata-se da configuração de chassi e carroceria mais eficiente em uso nos automóveis. Ambos formam um só componente, que além das longarinas, passou a ter um assoalho, colunas e teto, de forma que todas essas partes resultem em estrutura com elevada rigidez torcional. A esse tipo de configuração chamamos Monobloco. O monobloco é fabricado com chapas de aço, que variam de 0,7 a 2,0 mm de espessura e são fixadas por meio de pontos de soldas, um automóvel pode cerca de 5.000 pontos de soldas. Alguns painéis pode ser soldados, rebitados ou colados, porém são peças de menor importância estrutural. Os materiais utilizados são o aço e o alumínio, um monobloco pode ser totalmente de aço ou de alumínio, mas é comum a utilização dos dois materiais em diferentes pontos da estrutura.

Subchassi, um componente auxiliar de um chassi. Sua principal vantagem é reduzir as vibrações propagadas na carroceria. Crédito foto: https://www.compositesworld.com

Inicialmente as articulações da suspensão e pontos de suporte do trem de força eram feitos diretamente sobre o monobloco, atualmente utiliza-se, pelo menos no eixo dianteiro, um subchassis (subframe), que servem de interface entre a suspensão e a carroceria. Os subchassis auxiliam absorção de vibrações da suspensão, que quando possui suas articulações diretamente ligadas a carroceria, transmite parte das vibrações da roda para esta, o que gera desconforto nos passageiros. Também contribuem para a manutenção do veículo e sua montagem dentro da fábrica. Contudo, o uso de subchassi aumenta o peso do veículo. A estrutura monobloco permitiu ao veículo dispor de espaço interno bem aproveitado, elevada rigidez torcional, atender as mais variadas exigências de segurança quanto a impactos, flexibilidade da estrutura para compartilha-la com diversos modelos e dispor de facilidade para reduzir o peso total do veículo. Por outro lado, possui elevado investimento e tempo de projeto, motivo pelo qual uma mesma plataforma chega a durar muito mais que a própria vida útil do veículo.

Carrocerias

Uma plataforma, 5 carros diferentes. Crédito foto: http://www.caradvice.com.au

Antes de detalhar todos os tipos de carroceria, é importante ter em mente que estas podem determinar qual segmento o veículo pertence. Acontece que esses segmentos podem ser confusos, visto que cada país possuí legislação de transito e veículos automotores própria. Por exemplo, dizer que um veículo é compacto, pode ser uma definição ambígua, pois em um determinado país um veículo pode ser dado como compacto e em outro, não. Dessa forma não seria interessante determinar as carrocerias por segmentos, pois isso tornaria a definição ainda mais confusa, motivo pelo qual definimos os veículos em duas classificações de veículos e os segmentos dentro delas. São estas:

Automóveis

Classificação de veículo que possui os segmentos referentes a veículos de passeio, de uso urbano, sendo a maioria de alto volume de produção.

  • Microcarros;
  • Carros econômicos;
  • Carros de luxo;
  • Carros esportivos.

Caminhonetas

Classificação de veículo que possui os segmentos, que em sua maioria, são destinados as áreas de serviços ou aplicações para uso fora-de-estrada.

  • Minivans;
  • SUVs;
  • Picapes;
  • Vans comerciais.

Microcarros

Crédito foto: http://www.carmag.co.za/news_post/suzuki-unveils-three-interesting-microcars/

Esse segmento engloba os veículos nos quais o projeto deu ênfase ao uso urbano, são carros que apresentam uma estrutura minimalista, de um volume e trem de força pequeno e dimensionado para ocupar o mínimo de espaço no monobloco. A carroceria é destinada para até 4 ocupantes, com o mínimo de espaço para bagagem, o que ressalta sua utilização urbana e individual. O seu projeto tem foco no baixo peso, otimização do espaço interno e economia de combustível. Contudo, a estrutura destes carros deve atender aos requisitos e normas de segurança como nos demais veículos, não estando isentos de testes de colisão, pelo contrário, sua estrutura de dimensões reduzidas deve garantir a integridade da cabine. Acredita-se que em um futuro próximo, esse segmento de carro se tornará o principal, sendo um meio de transporte individual e ultra-eficiente.

Carros econômicos

Crédito foto: https://gearheads.org

Este segmento engloba os mais variados tipos de carroceria, são veículos com alto volume de produção e mercado global, mas todos estes com uma característica em comum, seu projeto é focado no transporte de cinco ocupantes mais bagagens. Portanto o segmento de carros econômicos é composto por veículos compactos e médios (segmentos B, C e D). Nesse segmento a carroceria deve possui o maior espaço interno possível, motivo pelo qual o trem de força deve ser proporcionalmente compacto, justificando a preferência por este em posição transversal e dianteira. Externamente suas proporções não podem ser volumosas, ou se tornaria veículos grandes e de segmento E, estas devem ser suaves buscando boa eficiência aerodinâmica e apelo estético, minimizando peso e os volumes do veículo. Em geral os carros econômicos possuem 2 ou 3 volumes.

Carros de luxo

Crédito foto: http://carsalesbase.com/car-sales-us/car-sales-segments-us/premium-large-segment-us/

É o segmento que engloba os veículos de alto custo, destinado a classe executiva, é frequentemente composto por veículos de carroceria sedã, cupê e SUV. A maior característica desse segmento é o escopo do projeto, que utiliza os melhores conceitos, técnicas e materiais para garantir o melhor trem de força, suspensão, espaço interno e design. Como é um segmento destinado a consumidores de alto poder aquisitivo, é normal a utilização de motores V12 ou propulsão hibrida, suspensão multi-link, cambio automático ou automatizado e diversos sistemas eletrônicos de controle ativo.
O projeto é quase descompromissado com a otimização do espaço, mas não com equipamentos, desempenho dinâmico, rigidez torcional, eficiência aerodinâmica, isolamento de ruídos e vibrações e adequação as linhas de produção.

Carros esportivos

Crédito foto: http://www.caradvice.com.au/382424/chevrolet-corvette-firms-as-holdens-new-v8-sports-car/

Nestes segmento todos os custos do projeto são destinados a dois itens importantes do veículo, trem de força e chassi, não há um compromisso tão rigoroso com espaço interno e bagagem, o foco do projeto é no desempenho do veículo na pista. Quase todos os tipos de carroceria podem pertencer a esse segmento, mas no geral é dominado pelas carrocerias dos tipos cupê, spyder e roadster. Existem veículos esportivos com carroceria sedã, mas muitas vezes são variações de veículos de segmentos econômico ou de luxo. Os chamados superesportivos, veículos que caracterizam esse segmento, tem seu projeto totalmente voltado para alto desempenho, eficiência aerodinâmica e apelo estético. Dessa forma possuem trem de força grande, suspensão multi-link ou duplo A, baixo centro de gravidade e chassi com elevada rigidez torcional, coincidentemente são fatores que por si só prejudicam outros fatores como espaço interno e economia. Toda essa complexidade reflete em um alto preço de venda, manutenção e produção, esta por sua vez, é frequentemente feita manualmente.

Minivans

Crédito foto: https://jimshorkeykia.wordpress.com/2015/01/14/kia-sedona-comes-out-on-top-in-the-minivan-showdown/

As minivans são um segmento de carros no qual o projeto teve o foco no transporte de passageiros. O trem de força, suspensão e a carroceria é projetado para prover o maior espaço interno possível. Isso significa que são projetadas com suspensão dianteira McPherson (leia mais) e traseira eixo de torção, o trem de força deve produzir bom nível de torque, mas também deve ser compacto para não invadir a cabine, sendo na maioria dos casos, motor dianteiro transversal com caixa compacta e tração dianteira. A estrutura monobloco garante as facilidades necessárias para um alto volume de produção, mas o detalhe desta neste segmento é o design. Na maioria das aplicações, a carroceria possui 1 volume, motivo pelo qual são frequentemente chamadas de monovolumes. Isso significa que não possuem um volume distinto para a zona do motor e do porta-malas. As portas podem ser de 3 a 5 portas, visto que são comuns modelos com portas deslizantes para melhor acesso dos passageiros. A ergonomia e a posição de dirigir são uma característica desse segmento, com grande área envidraçada e assentos posicionados de forma elevada, o motorista tem excelente campo de visão, tanto do trafego como dos passageiros. Estes por sua vez vez aproveitam da altura do teto e ausência do túnel central, o que aumenta a sensação de espaço.

Utilitários esportivos (SUV – Sport Utility Vehicles)

Crédito foto: https://www.autocarindia.com/car-news/new-cars-for-2017-upcoming-suvs-403605

Os utilitários tem uma imagem bastante ligada a robustez e durabilidade, nas últimas décadas esse segmento cresceu em popularidade, ganhando adeptos e versões mais leves e adequadas a perímetros urbanos. Este segmente primeiramente era composto apenas por veículos derivados de picapes, nas quais possuíam a combinação chassi escada e carroceria, que no caso do primeiro, passou a se compartilhado com os SUVs. Dessa forma os utilitários herdaram os bons ângulos de ataque, saída e a elevada altura em relação ao solo, que embora não proporcionasse bom comportamento dinâmico no asfalto, principalmente em condições de chuva, nas condições fora-de-estrada mantiveram um desempenho semelhante ou melhor que os das picapes nos quais foram derivados. Com a popularização dos utilitários, deste segmento resultou uma pequena variação de SUVs destinados a uso urbano, utilitários com menores capacidades de tração e carga, porém mais convidativos para o uso no cotidiano. Projetos de SUVs com estrutura monobloco, suspensão independente nas quatro-rodas ou com semi-independente apenas na traseira e sistemas de tração nas quatro rodas por demanda tornaram-se viáveis.

Picapes

Crédito foto: http://carsalesbase.com/car-sales-us/car-sales-segments-us/pickup-segment-us/

Trata-se de um segmento voltado para transporte de cargas e serviços, com estrutura baseada em chassi escada e carroceria, suspensão eixo rígido e sistemas de tração nas quatro rodas puramente mecânicos. Essa estrutura concede ao veículo uma grande capacidade de tração, carga e reboque. As picapes evoluíram deixando de ser um segmento puramente utilitário, para ser combinado entre automóvel/caminhoneta, oferecendo versões com cabine dupla e diversos itens de conforto. Mesmo assim, conservam suas características principais, a robustez e a durabilidade.

Vans comerciais

Crédito foto: http://carsalesbase.com/us-sales-first-half-2016-full-size-commercial-vans-segment/

Assim como as picapes, é um segmento bastante ligado a área de serviços e transporte de cargas, porém para cargas leves e transporte executivo. As vans são veículos em que o espaço interno é o principal atributo, tanto que sua estrutura é na maioria dos modelos, monobloco com suspensão independente e semi-independente, trem de força de motor transversal e caixa de transmissão compacta. São mais robustas, pois sua capacidade de carga é maior em relação as minivans, bem como o trem de força que geralmente emprega motores diesel. A carroceria possui diversas variações, que podem ir desde a altura do teto, uso de caçamba, portas corrediças, porta traseira dupla ou única e adaptações para cargas específicas. Em geral, a estrutura das vans é bastante flexível. Sabendo que existem todos esses segmentos, e que embora estes tenham denominações iguais a alguns tipos de carroceria, podemos notar que estas podem fazer parte de mais de 1 segmento, pois o que determina o segmento que o veículo pertence é um conjunto de fatores como, público alvo e tipo de veículo (de carroceria). Este último fator pode ser determinado pelo tipo de carroceria definida no projeto.

Projeto

O projeto de um automóvel define o tipo de carroceria de acordo com 3 volumes (boxes) bem distintos. São estes:

  • Trem de força;
  • Ocupantes;
  • Carga.

Para determinar como será a proporção desses volumes, o projeto recorre a detalhadas pesquisas de campo, clínicas, índices de garantia e pesquisas de satisfação, estes dados geram indicadores chamados VOC (voice of customer), ou voz do cliente. A partir destes os projetistas terão em mente o quantos os três atributos acima serão valorizados pelo consumidor, e seu peso. Então passam a moldar a carroceria com métricas que possibilitam que estes atributos estejam de acordo com o VOC.

Crédito foto: http://carsalesbase.com/us-sales-first-half-2016-full-size-commercial-vans-segment/

A proporção na qual esses três atributos estão destacados no design da carroceria é chamada de volume, em outras palavras, é quando podemos perceber facilmente qual a zona do trem de força, da cabine e do bagageiro. Portanto, podemos concluir que os automóveis possuem de 1 a 3 volumes e dentro dessa faixa temos os seguintes tipos de carroceria:

  • Sedã;
  • Hatchback;
  • Perua (Station Wagon – SW);
  • Cupê;
  • Conversível;
  • Utilitários;
  • Van;
  • Picape.
  • Sedã
Crédito foto: http://www.gmotors.co.uk/news/frame-up-chassis-construction-in-detail/

No decorrer da história do automóvel era comum neste a distinta proporção entre cofre do motor, cabine e bagageiro, ou seja, os carros possuíam 3 volumes distintos, e essa é justamente uma característica das carrocerias do tipo sedã, portanto é interessante partir destas como referência. Frequentemente a plataforma dos carros sedãs é utilizada para se obter carrocerias do tipo perua e hatchback, sendo semelhantes ao sedã originário em comportamento. Basicamente o sedã é um tipo de carroceria que visa o transporte urbano e rodoviário de até 5 ocupantes mais bagagem com conforto e economia. Carros com carroceria sedã possuem normalmente 3 volumes, porém existem variações que o volume referente ao bagageiro não é perceptível, ou pelo menos, mais suave. Essa configuração é percebida em alguns sedãs de traseira estilo fastback, na qual a tampa do porta-malas, devido ao desenho da traseira, traz consigo o vidro traseiro ao ser basculada. Isso permite que o veículo seja acessado pela tampa traseira, aumentando o número de portas de acesso. Em relação a estas, podem ter de 3 a 5 portas.

Hatchback


Crédito foto: http://www.thetruthaboutcars.com/2013/01/volkswagen-replaces-aluminum-with-steel-to-save-weight-and-money/

Comumente chamados de hatch, é um tipo de carroceria bastante utilizada nos segmentos de carros econômicos. Basicamente são carros pequenos e médios, com 2 volumes bem distintos, cofre do motor e carroceria, possuem de 3 a 5 portas e são projetados para oferecer o máximo de espaço interno. Contudo, por serem, na maioria dos casos, derivados de plataformas que originam de veículos sedãs, acabam sendo um versão mais barata e compacta para transporte de 5 passageiros e bagagem.

Perua

Crédito foto: http://www.autoentusiastas.com.br/2015/03/corpo-forte/

Também chamadas de Station Wagons (SW), as peruas também são versões derivadas da mesma plataforma de veículos sedãs. Entretanto, em carrocerias do tipo perua a plataforma possui algumas mudanças. A mais óbvia destas é o alongamento do teto, que passa a terminar acima de onde seria a tampa do bagageiro nos sedãs. Existem outras mudanças, mas não perceptíveis, pois estão relacionadas a estrutura do veículo. Como o objetivo das peruas é realizar a mesma função de um sedã, porém com um pouco mais de bagagem, é natural que a estrutura seja um pouco mais exigida devido ao acréscimo de carga. Para equivaler as maiores exigências, geralmente são feitos reforços no plataforma, e em alguns casos esta chega a ser mais comprida que plataforma do sedã de mesma família. Em geral as peruas são veículos de carroceria 2 volumes, que no passado apresentavam versões de 3 e 5 portas, mas atualmente a configuração com 3 portas entrou desuso.

Cupê

Crédito foto: http://www.boronextrication.com/2015/12/27/2016-chevrolet-camaro-body-structure/

A carroceria de arquitetura cupê tem projeto focado nos atributos design e estilo, em geral não levam mais do que 2 ocupantes e nem sempre possuem mais de dois volumes distintos, possuem 2 portas e espaço limitado da cabine. Como esse tipo de carroceria é frequentemente utilizada em veículos esportivos, ou seja, projetos mais caros e direcionados para o desempenho em pista, estes levam em consideração que o veículo deve ter elevada rigidez torcional bem como uma aerodinâmica eficiente. Este último fator é de grande preocupação devido as velocidades atingidas pelos esportivos, nestas condições devem ser aerodinamicamente estáveis, motivo pelo qual utilizam aparatos como aerofólios, spoilers, difusores, além do próprio design favorecer o downforce.

Conversível

Carroceria de um conversível (Convertible). Crédito foto: https://www.autoblog.com/photos/2018-mercedes-benz-e-class-cabriolet-first-drive/

Dentro da categoria de veículos sem teto existem algumas outras configurações, que na realidade são variações de veículos desprovidos de teto e da estrutura deste. Basicamente existem 3 tipos mais conhecidos, a Cabriolet ou Convertible, Spyder e a Roadster. Embora as três tenham uma função comum, serem um veículo destinado para uso recreativo ou de lazer, as variações spyder e roadster são frequentemente aplicações de alto desempenho. Cabrio, Cabriolet ou Convertible são veículos que possuem 4 ou 5 assentos, derivados de versões que originalmente eram de teto fechado como sedãs e cupês. O termo conversível (convertible) refere-se ao fato do veículo ser convertível entre teto fechado e sem teto.

Carroceria do tipo Spyder, com teto de tecido ou “soft top”. Crédito foto: https://forums.automobilemag.com

O termo de origem italiana spyder é utilizado para designar carros esportivos, originalmente cupês, mas que foram estruturalmente melhorados para compensar a ausência do teto. Acredita-se que o nome “spyder” foi herdado das carruagens, nas quais eram modelos com dois assentos, chassi curto e rodas grandes, e migrou para automóveis com configurações semelhantes. Geralmente possuem o chamado “soft top“, ou capota, feita com materiais maleáveis e suaves. Podem ser acionados manualmente ou eletricamente, através de motores elétricos e mecanismos.

Viper RT/10, um Roadster tradicional. Note que o carro não tem teto. Alguns roadster possuem teto retirável. Crédito foto: https://valenticlassics.com/vehicle/1996-dodge-viper-cs-roadster/

O termo roadster tem suas origens em uma antiga competição de cavalos, na qual estes puxava pequenas charretes. Roadster é uma configuração de carroceria que originalmente não possui teto, embora existam aplicações com teto removível. Assim como o spyder, é derivado de uma carroceria originalmente cupê, com 2 lugares e 2 portas. Além disso, o roadster possui uma pequena variação, mas sem comprovação técnica desta, chamada Speedster, que speedster exibe características muito semelhantes a um roadster ou um spyder, porém com para-brisa rebaixado.

Utilitário (SUV – Sport Utility Vehicle)

Carroceria de um SUV montada em um gabarito. Crédito foto: https://www.morris4x4center.com/blog/jeep-unibody-and-ladder-frames-whats-the-difference/

É fácil perceber que, em termos de carrocerias, o SUV e SW são bem próximos. Ambos são 2 volumes e 5 portas, então é razoável que um SUV seja um meio termo entre um SW e um off-road, embora um SUV e um SW não compartilhem a mesma plataforma. Contudo um SUV não possui as mesmas características de um veículo off-road como, altura em relação ao solo e sistemas de tração nas quatro rodas. Geralmente possuem sistemas de mais simples e menor altura se comparados a um off-road, porém herdam dos SWs parte do nível de conforto. Tecnicamente os SUVs são carrocerias que irão ser mais exigidas em relação aos SWs, tanto em ocupantes (podem levar até 7), como em carga. Portanto são mais robustos que um SW. Algumas aplicações de SUVs são totalmente derivadas de picapes com estrutura do tipo chassi escada mais carroceria. Nesse caso passam a apresentar características mais próximas de veículos off-road, sendo um veículo com capacidade fora-de-estrada capaz de transportar de 5 a 7 ocupantes e bagagem.

Van

Carroceria de uma van comercial. Perceba o chassi escada e o powertrain destacado. Crédito foto: http://forums.kilometermagazine.com

Esse tipo de carroceria é dedicada a veículo de uso quase exclusivo para serviços, mas surgiram variação que o posicionaram como veículos de passeio, onde o espaço para cargas passou ser destinado para ocupantes e bagagem. As vans são veículo que, em termo de função, são um meio termo entre o automóvel e o caminhão. Suas primeiras versões utilizavam chassi escada com carroceria. Contudo, tornou-de mais eficiente utilizar uma estrutura monobloco reforçada devido ao melhor aproveitamento do espaço interno. Dessa forma as deficiências da estrutura monobloco em relação ao transporte de cargas teve de ser compensada com uma plataforma reforçada. Isso é necessário devido ao maior estresse da zona traseira do veículo.

Carroceria de um minivan, estrutura monobloco. Crédito foto: http://bestride.com/news/safety-and-recalls/video-the-iihs-and-minivan-crash-testing-misinformation-abounds

Em geral, as vans são veículos com carroceria monovolume, destas derivam as minivans, a variação destinada a ser um veículo de passeio no qual todo o projeto da carroceria é focado no aproveitamento do espaço interno para ocupantes e bagagem. As carrocerias das vans concentram alguns pontos críticos bastante característicos como, os pontos de fixação dos amortecedores, que acabam deixando estes em posição desfavorável à amplitude de cargas que o veículo está exposto em detrimento de uma menor invasão do espaço interno. Além disso, a região das portas, que neste tipo de carroceria são grande e de formato quadrangular ou retangular, acabam proporcionando zonas que prejudicam a rigidez torcional da carroceria.

Picape (Pick-up truck)

Dois exemplos de picapes, porém uma com estrutura monobloco e outra com estrutura chassi escada mais carroceria.
Crédito foto: http://www.1853chairman.com/2016/05/25/will-your-next-pickup-have-a-unibody/

Esse tipo de carroceria surgiu para transporte de cargas a pequenas e médias distâncias. A priori era a união de uma carroceria, com cabine para dois ocupantes, com uma caçamba para cargas. O projeto de todo chassi, carroceria e caçamba de uma picape é realizado com na sua capacidade de carga. Com o surgimento das picapes com cabine dupla, capazes de transportar até 5 ocupantes, este tipo de carroceria ganhou seu espaço como veículo de passeio, mesmo com sua caçamba perdendo boa parte de seu volume. A padronização da estrutura monobloco em diversos segmentos de veículos, possibilitou o projeto de picapes derivadas de veículos menores e mais leves que as já estabelecidas picapes com chassi escada mais carroceria, porém com menor capacidade de carga. De certa forma essa categoria de picapes pequenas possibilitou um ágil transporte de carga em perímetros urbanos, bem como tornou-se um opção barata com veículos recreativos. Além da capacidade de carga, esses tipos de picapes se diferenciam na rigidez de sua estrutura. Enquanto que uma picape com estrutura chassi escada mais carroceria possui elevada rigidez para capacidade de carga e tração, uma picape leve com estrutura monobloco possui sua rigidez atribuída a sua plataforma, que é menor em relação as picapes tradicionais. Para equivaler a maior capacidade de carga, a plataforma deve possuir reforços na interface entre a cabine e a caçamba para suportar a maior carga que aquela região estará exposta.

Materiais utilizados

Atualmente chassi e carroceria dispõe de três materiais básicos, o aço, o alumínio e os compósitos. A decisão por qual destes utilizar leva em consideração diversos fatores como os métodos de produção, escopo do projeto, design e package da carroceria. Os processos de produção podem ser determinados pelo material utilizado, design das peças ou pela estrutura disponível para fabricação, mas em geral as peças de chassis e carrocerias utilizam processos de injeção, extrusão ou estampagem. Em algumas aplicações as carrocerias são fabricadas com uma mistura desses materiais, para atender requisitos e normas de segurança, pelo formato da peça ser favorável ao uso da estampagem ou extrusão, pelas características que determinada peça deve ter ou simplesmente devido ao escopo do projeto.

Aço

Até hoje não foi descoberto um material capaz de substituir o aço, o alumínio é o material mais próximo, mas ainda não possui tanta versatilidade quanto ao aço. Para aplicações na carroceria utilizam-se aços de diversas qualidade, pois este possui muitas características que são bastante exploradas no projeto da carroceria. Na história do automóvel percebe-se que o aço é um material utilizado desde o princípio, porém em conjunto com a madeira, pois ainda não havia ferramental adequado para usufruir de suas capacidades. Quando o aço se tornou acessível guinou como o material mais utilizado na fabricação de automóveis, em pouco tempo carros com estrutura monobloco e chassi de longarinas totalmente feitos em aço dominaram o mercado. Em um âmbito geral, o aço se tornou barato, quando utilizado em estruturas monobloco (unibody), resultou em um conjunto bastante resistente e leve, além de ser flexível aos processos de produção. Enquanto que os chassis de longarina tiveram sua rigidez torcional aumentada, em relação aos mesmo fabricados com madeira e aço. A resistência a ductilidade permite que seja estampado nas mais variadas formas, com chapas que podem variar de 0,6 a 3,0 mm, porém em muitas aplicações essas chapas de aço sequer ultrapassam a amplitude de 0,75 a 1,0 mm. Isso é possível devido a sua resistência, rigidez e ductilidade, que permite menos material sejam empregados nas chapas reduzindo a sua espessura. Não atoa, o aço possui diversas variações para serem utilizadas em chapas para carroceria, no caso para peças com repuxo simples, complexos, profundos, peças não visíveis e peças estruturais. Ainda que no começo da utilização do aço as soldas já estavam sendo empregadas, foi com a utilização de soldas com pontos múltiplos que utilização de chapas de diversos formatos aumentou. O aço é bastante resistente a corrente elétrica aplicada no momento da solda, bem como facilmente soldável. Talvez o único ponto fraco seja a corrosão, mas os atuais processo de preparação, proteção de superfície e materiais misturados ao aço tem atingido excelentes resultados na proteção do chassi e/ou carroceria, de forma que a corrosão não afeta tanto a qualidade do produto quanto antes.

Alumínio

É um material mais robusto que o aço, com isso algumas peças feitas com aço são mais leves se fabricadas em alumínio. Devido a isso peças como capô, tampa do porta-malas e para-lamas são fabricadas em alumínio buscando a redução de peso. A utilização de uma carroceria toda fabricada em alumínio é justificada quando o projeto tem como uma de seus requisitos, o baixo peso. Geralmente, esse tipo de projeto é voltado para veículos de alto desempenho, como superesportivos, sedãs de luxo e SUV’s. A fabricação de uma carroceria em alumínio ser feitas em processos de estampagem ou extrusão de peças. Essas peças podem ser soldadas, coladas ou rebitadas em determinadas partes da carroceria. Contudo, o alumínio é menos condutor que o aço, de forma que o processo de solda é mais difícil, enquanto que a utilização de cola ou rebites exige um controle preciso sobre os pontos de fixação das peças. Ou seja, requer um processo automatizado ainda mais bem controlado, consequentemente é mais caro em relação a uma mesma peça fabricada em aço. Em geral uma carroceria fabricada totalmente em alumínio é cerca de 40% mais leve que uma equivalente feita em aço. Porém devido aos custos elevados, processos diferentes, novo ferramental, o uso deve ser bem justificado. Em termos de rigidez a torção e comportamento dinâmico, é igual ou superior as carrocerias feitas em aço.

Compósitos

Quando a prioridade do projeto é totalmente a relação entre rigidez e peso, o uso de compósitos como, fibra de vidro ou fibra de carbono é tido como viável. Esses materiais são chamados de compósitos pois são uma mistura de diferentes materiais com o objetivo de obter compostos com a combinação dos atributos de um destes. O gargalo da utilização desses materiais é justamente o processo, na maioria dos casos exigem muitos procedimentos manuais, bem como períodos de cura e endurecimento destes. Então a possibilidade de utiliza-los em larga escala é remoto, taxa de produção é incompativelmente baixa. Portanto, são materiais frequentemente utilizados em carros de competição ou veículos de nicho, onde os custos com matéria-prima e laborais são justificados.

Plásticos

Obviamente não há carros feitos inteiramente de materiais plásticos, porém a cada progresso da tecnologia dos materiais é comum a utilização de plásticos em componentes avulsos do automóvel. O fato é que são materiais fáceis de moldar em formatos complexos e com sessões de alto e baixo relevo. Por isso são comuns em grades, molduras, para-lamas, para-barros e defletores. Os tipos de plástico variam de acordo com a aplicação, podendo ser termoplásticos, termoplásticos reforçados com fibra de vidro, poliuretano, polipropileno e outros derivados. As peças que levam estes materiais são produzidas por processos de extrusão, injeção ou prensagem.

Estrutura do chassi

Os componentes de um chassi são aqueles que estão instalados neste e que o funcionamento de todos juntos garante o cumprimento das funções que o chassi possui. A organização é feita por sistemas e subsistemas, porém ocorre de forma diferente em relação aos sistemas do veículo como um todo. Embora todos os sistemas funcionem convergindo para as funções principais do chassi, cada um possui diferentes componentes e formas de funcionamento, consequentemente afetam o controle do veículo de forma variada. O chassi é dividido em cinco sistemas:

  • Módulo de eixo;
  • Suportes do trem de força;
  • Corner;
  • Rodas;
  • Eletrônica.

Cada sistema possui subsistemas que estão totalmente relacionados ao controle do veículo, de forma que podem trabalhar individualmente, mas sua integração com os outros subsistemas oferece um controle mais amplo sobre o veículo. Os subsistemas de cada sistema do chassi são:

Módulo de eixo

  • Subchassi;
  • Barra anti-torção;
  • Transmissão;
  • Direção.

Suportes do trem de força:

  • Bases do motor;
  • Bases da caixa de marchas;
  • Bases de eixos de transmissão.

Corner

  • Freios;
  • Elasticidade;
  • Amortecimento;
  • Controle de roda;
  • Alojamento de roda
  • Rodas
  • Pneus;
  • Aros.

Eletrônica

  • Sistema de Freios Anti-Bloqueio;
  • Suspensão Ativa;
  • Controle de Estabilidade;
  • Controle de Tração.

Basicamente três sistemas são fundamentais, na falta de um destes o veículo não seria plenamente controlável. Neste caso são os sistemas Módulo de Eixo, Corner e Rodas. O módulo de eixo detém os subsistemas que possui eixos de transmissão ou peças rotativas e seus suportes, é o sistema responsável por conferir ao veículo o controle direcional através do sistema de direção e seus componentes, bem como possibilitar a transmissão de torque do motor para as rodas com o mínimo de vibração. O sistema chamado corner (canto, esquina em português) possui diversos subsistemas, todos eles ligados ao controle de movimento da roda e frenagem desta. É composto por todas peças dos sistemas de freios e suspensão. Portanto, sua função é a manutenção da posição ideal da roda durante qualquer situação, frenagem segura e eficiente e absorção das vibrações devidos as excitações sofridas pela rodagem. O conjunto pneu e aro forma a roda, que possui a importante função de transmitir a força do motor para a pista. Os pneus, embora não sejam molas ou amortecedores propriamente ditos, possuem funções elásticas e de amortecimento que auxiliam na atenuação das vibrações devido aos impactos sofridos pelas rodas. Os sistemas Suporte de Trem de Força e Eletrônica possuem funções menores, mas ainda assim importantes. O primeiro deve promover o alojamento de todo o trem de força, de modo que a vibração deste seja absorvida ao máximo, caso contrário afetaria diretamente o condutor e demais ocupantes. O sistema de Eletrônica também é importante, mas ainda não equipa todos os veículos. Trata-se dos controles ativos realizados por centrais eletrônicas, que através de seus sensores, mapas, rede CAN e atuadores interferem no funcionamento com a intenção de aumentar a segurança ativa deste ou até mesmo melhorar seu desempenho em termos dinâmicos.

Carrocerias

Corpo em branco de uma Range Rover. Crédito foto: https://commons.wikimedia.org

A carroceria é uma estrutura fabricada com diversos componentes, mas para fazer uma abordagem mais objetiva e não enviesada para a estrutura monobloco, é importante definir o que podemos chamar de carroceria. Antes da carroceria estar completamente pronta com todas os seus componentes e devidamente pintada, todas as chapas devidamente fixadas formam o chamado “Corpo em Branco” (Body in white – BIW). Este é o “esqueleto” do que será a carroceria, porém sem as peças móveis e os quadros dianteiro e traseiro (Front Frame e Rear Frame) apenas a estrutura de aço com os para-lamas traseiros e o teto.

Três modelos Ford e seus respectivos “raios X”. Em destaque, a plataforma de cada um, igual para os três.

Sabendo que a plataforma (Underbody) é toda a região do assoalho com longarinas, painéis e região dos eixos já definida, uma vez que esta recebe os demais painéis de aço que resultam no corpo em branco, podemos portanto, chamar essa estrutura de carroceria. Assim, uma carroceria é uma é todo o arranjo da plataforma com os demais painéis devidamente fixados, que determinam qual veículo está sendo produzido e está pronta para a etapa de pintura. Dessa forma podemos dividir os componentes de acordo com sua função na arquitetura da carroceria:

Estrutural

São os componentes que determinam o comportamento fundamental do veículo em relação aos estímulos que este receberá ao rodar, em suma, determina o comportamento dinâmico e a rigidez torcional.

  • Plataforma (Underbody);
  • Longarina dianteira (Front Frame);
  • Longarina traseira (Rear Frame);
  • Teto (Roof Assembly).

Móvel

São os componentes normalmente manuseados pelo usuário.

  • Capô;
  • Porta-malas;
  • Portas.
  • Estética

São os componentes nos quais a função estrutural não é tão dominante, por estarem a vista do usuário sua função estética e aerodinâmica se sobressai.

  • Para-lamas;
  • Lateral.

Referências

  • A. CROLA, David, Automotive Engineering Powertrain, Chassis System and Vehicle Body, Oxford, Elsevier, 2009. 835p;
  • GENTA, Giancarlo, MORELLO, Lorenzo, The Automotive Chassis Volume 1 Components Design, Torino, Editora Springer, 2009. 633p;
  • HEISSING, Bernd, ERSOY, Metin. Chassis Handbook – Fundamentals, Driving Dynamics, Components, Mechatronics, Perspectives, Germany, Vieweg+Teubner, 2011. 591p;
  • BOSCH, Robert, Manual de Tecnologia Automotiva. 25.ed. Edgard Blücher LTDA, 2004. 1231p.