Historia de la carrocería de seguridad pasiva

La carrocería ha ido evolucionando con todos los demás componentes del automóvil. Los ocupantes van en el interior de la carrocería, a esta se acoplan los diferentes elementos y órganos, y en su exterior es donde se producen los impactos por los accidentes.

La carrocería afecta a todo lo relacionado con el comportamiento y prestaciones del automóvil, algunos aspectos muy importantes son el consumo y contaminación por el peso y aerodinámica, la estabilidad por su estructura que ha de mantener la geometría de las ruedas en el suelo, y la más trascendental es su influencia para reducir los daños físicos en colisiones.

En este artículo vamos a centrarnos en el tema de la seguridad pasiva secundaria y terciaria, para lo que se va a desarrollar la evolución de la carrocería de forma didáctica y así llegar a conclusiones que permitan valorar las aportaciones en esos dos aspectos de la seguridad que se van a tratar.

De las diferentes posibles estructuras de carrocería seleccionamos tres como representativas y útiles para el contenido de este artículo; bastidor independiente, monocasco autoportante y subchasis con monocasco portante.

Al final se incluyen enlaces para complementar la información con más tipos de estructuras de carrocería, temas relacionados y otros complementos de la seguridad pasiva secundaria y terciaria.

¿Qué es la carrocería de seguridad pasiva secundaria y terciaria?

La seguridad del automóvil se basa en estos aspectos; la seguridad activa o primaria, la pasiva secundaria y terciaria. La seguridad activa o primaria engloba todo lo que contribuye para evitar el accidente, la seguridad pasiva secundaria trata de reducir los daños físicos a los ocupantes durante la colisión, y la seguridad pasiva terciara contiene lo que facilita la evacuación y asistencia tras el accidente.

Iniciamos el tema con esta animación.

    • Se ve un automóvil con los asientos para los ocupantes.
    • Los objetivos son reducir los daños físicos al conductor y pasajeros del automóvil durante los accidentes.
    • Aparece la estructura interna de la carrocería, que pasa a tener color azul delante, detrás y bajo el habitáculo y este se ve en rojo.
    • Se produce una colisión frontal; la zona delantera azul está diseñada para deformarse progresivamente absorbiendo gran parte de la energía de la colisión para que no afecte al habitáculo.
    • En caso de colisión por detrás; es la zona trasera la que se deforma progresivamente para tratar de que no quede afectado el habitáculo.
    • Si la colisión es lateral es más difícil de proteger a los ocupantes pues no hay prácticamente espacio, además el habitáculo es lo más rígido posible, por lo que la deformación se produce en la zona central inferior del habitáculo, lo que hace que los ocupantes del lado del impacto se desplacen hacia el interior separándose de la zona del golpe.
    • El habitáculo se diseña lo más rígido posible para que no se deforme en colisiones manteniendo su estructura y espacio habitable, en las homologaciones y ensayos de los test de colisión.
    • Reducir los daños físicos a los ocupantes durante la colisión es el objetivo de la seguridad pasiva secundaria.

 

Además de la estructura de la carrocería hay más elementos y sistemas que contribuyen a retener y proteger a los ocupantes en accidentes, como se ha comentado al principio no se incluyen en este artículo. Se puede consultar en los enlaces incluidos al final con estos contenidos; cinturón de seguridad con rodillo inercial, asiento antideslizante y antisubmarino, pretensor pirotécnico, limitador de esfuerzo, pedal de freno fusible, volante retráctil, fusibles anticolisión, guía de desplazamiento del motor, apoyacabezas o respaldo activos y airbag entre otros.

¿Qué es la carrocería de seguridad pasiva secundaria y terciaria?

Se parte de la imagen de un automóvil que ha tenido una colisión frontal estando la parte delantera deformada, el habitáculo no ha quedado afectado.

    • Con la seguridad pasiva secundaria se ha reducido en lo posible los daños físicos a los ocupantes, terminando su actuación tras el accidente.
    • A continuación, entra en juego la seguridad pasiva terciaria; se basa en que la estructura de la carrocería en la zona del habitáculo es robusta y rígida, lo que permite que las puertas no afectadas directamente por la colisión se puedan abrir.
    • Facilitar la evacuación y asistencia es el objetivo de la seguridad pasiva terciaria.

 

Para evitar que las lesiones que se puedan haber producido durante la colisión se agraven, es trascendental salir del automóvil, según la situación y si es posible; o ser evacuado cuanto antes y en las mejores condiciones por profesionales en rescate y sanitarios. Que las puertas y accesos al automóvil sean operativos es una excelente ayuda, pero tanto o más es la presencia con la máxima rapidez de los equipos profesionales según el accidente.

Para reducir todo lo posible la espera de asistencia, desde el 31.03.2018 los automóviles nuevos equipan el sistema eCall, al pulsar el botón, al actuar un airbag u otro sistema del automóvil que indique situación de riesgo, el eCall emite un mensaje a emergencias informando de la ubicación del automóvil, número del móvil de contacto asociado y otros datos para valorar el accidente y agilizar la llegada de las asistencias necesarias.

Del carruaje de pasajeros al automóvil

Con las dos animaciones anteriores se han expuesto los objetivos que se quieren conseguir en seguridad pasiva con la estructura de la carrocería del automóvil, a continuación se presenta la evolución para lograrlo.

Los primeros automóviles de pasajeros se desarrollaron sobre la base conocida de carruajes, que están construidos, entre otras posibles formas, así:

    • Sobre un bastidor rígido se sustenta la cabina del carruaje, es el habitáculo para los pasajeros y quién dirige el tiro animal.
    • Bajo el bastidor se colocan unas láminas flexibles con funciones de suspensión para absorber las irregularidades del piso, son las ballestas.
    • En las ballestas se colocan los ejes de ruedas que giran libres en sus extremos.
    • La velocidad de marcha de los carruajes es reducida y no es frecuente accidentes entre carruajes, además el tiro animal que va delante hace de protección. Lo más frecuente son vuelcos.
    • Los primeros automóviles se basan en la estructura de los carruajes prescindiendo del tiro animal.
    • Un bastidor sustenta la carrocería.
    • Bajo el bastidor se ubican las ballestas de suspensión y los ejes de las ruedas.
    • El motor aporta la energía para mover las ruedas del auto – móvil sustituyendo el tiro animal. (Se coloca el motor delante al ser la posición más frecuente, no se ha representado la transmisión desde el motor a las ruedas motrices).
    • La velocidad de circulación del automóvil es bastante superior a los carruajes, aumentando progresivamente desde sus inicios, se pueden producir colisiones entre vehículos directamente sobre la carrocería en cuyo interior van los ocupantes, con mayores riesgos de daños físicos.

 

Se ha elegido esta estructura del carruaje con fines didácticos, pues hay bastantes más, una es que la suspensión se realiza entre la cabina de pasajeros y el bastidor al que van acoplados directamente los ejes. La suspensión en los carruajes se incorporó para mejorar el confort de los pasajeros, pues para carga no se utilizaba.

Colisión con bastidor independiente

Partiendo de la tecnología de carrocería con bastidor independiente aplicada a un automóvil en sus comienzos, se va a ver que sucede en caso de colisión frontal.

    • Se ve un automóvil todoterreno con el motor y muelles como elementos elásticos de suspensión sustituyendo a las ballestas.
    • Por la parte inferior los muelles asientan en los ejes de las ruedas y por la superior en el bastidor independiente.
    • En la parte alta del bastidor independiente se acopla el resto de la carrocería.
    • La sujeción puede ser como en este caso mediante tornillos o ir soldados.
    • Aparecen los asientos con los ocupantes.
    • Y se produce una colisión frontal.
    • Al ser el bastidor independiente rígido no se deforma.
    • La energía e inercia de la colisión la reciben los ocupantes que sufren graves daños.
    • Si llevan los ocupantes cinturones de seguridad disminuye la gravedad de los daños físicos, pero la elevada inercia a que se someten durante el accidente mantiene lesiones al no haber absorbido la carrocería parte de la energía del golpe.
    • Bastidor independiente.
      • Muy robusto, lo que le hace adecuado para soportar elevados esfuerzos, carga y todoterreno.
      • Su robustez implica poca o nula deformación para absorber energía en colisiones.
      • La seguridad pasiva secundaria no es una de sus cualidades.

 

Esta estructura de bastidor independiente se mantiene en algunos todoterreno, pues para usos extremo fuera de carretera supone ventajas y fiabilidad. Se aportan cualidades de deformación progresiva haciendo que determinadas zonas de los largueros del bastidor independiente tengan tramos deformables, sin que lleguen a afectar, o lo menos posible, al comportamiento en uso todoterreno. La seguridad pasiva terciaria en lo relacionado con la apertura de puertas es buena al no haber prácticamente deformación de la carrocería.

Colisión con carrocería monocasco autoportante

Es la primera evolución en el automóvil desde el bastidor independiente.

    • El automóvil de la imagen es un turismo con el motor y muelles de suspensión.
    • La estructura de la carrocería es monocasco autoportante, es un conjunto soldado, monocasco, al que van sujetos los demás componentes del automóvil, autoportante.
    • Esta estructura tiene las zonas delantera y trasera deformables con el habitáculo rígido. En la parte central inferior del habitáculo hay otra zona deformable para colisiones laterales, se ven en el resumen después.
    • Los asientos con sus ocupantes que se ponen los cinturones tensándolos.
    • Hay un accidente de frente; la zona delantera se va deformando absorbiendo gran parte de la energía del golpe que no llega al habitáculo.
    • Los daños físicos en los ocupantes son menores al haberse reducido sensiblemente la inercia a que han sido sometidos.
    • Monocasco autoportante.
      • Es una estructura completa soldada.
      • El habitáculo es rígido.
      • Hay tres zonas deformables; delantera, trasera y central bajo el habitáculo, esta separa a los ocupantes del lado de la colisión.
      • Buenas cualidades de seguridad pasiva secundaria y terciaria.

 

Esta estructura monocasco autoportante tuvo otras razones de utilización antes de la preocupación por la seguridad pasiva, el peso es sensiblemente menor, se pueden dar formas menos cuadradas y es más versátil para la ubicación de los diferentes elementos del automóvil.

Con esta carrocería monocasco autoportante, cuando la seguridad pasiva tomó importancia se pudieron ir adecuando sus materiales y dimensiones para que el comportamiento fuese el que se ha explicado.

Una consecuencia derivada de la carrocería de seguridad pasiva, es que la deformación de las zonas delantera y trasera, donde acoplan los elementos de suspensión y dirección, exige reparaciones laboriosas y complejas, pues se han de recuperar los puntos geométricos de asentamiento de los elementos de suspensión y dirección de los que depende la estabilidad del automóvil.

Colisión con carrocería monocasco portante con subchasis

Los resultados en seguridad pasiva secundaria y terciaria del monocasco autoportante son buenos, pero la complejidad de reparación hace buscar soluciones, y esta es una.

    • Este es un automóvil de turismo con el motor y muelles de suspensión como elementos elásticos de suspensión.
    • Sobre los muelles apoyan los subchasis, delantero y trasero.
    • Encima de los subchasis hay unos silentblocs de goma.
    • Sobre los que asienta el monocasco portante de la carrocería.
    • Los subchasis van sujetos a través de los silentblocs al monocasco mediante tornillos.
    • Se ven los ocupantes en sus asientos con los cinturones de seguridad tensados.
    • Comportamiento de la carrocería en colisión frontal; la zona delantera del monocasco portante y el subchasis delantero se van deformando progresivamente, evitando que el habitáculo reciba energía que le pueda afectar.
    • Monocasco portante con subchasis.
      • Subchasis delantero y trasero desmontables del monocasco portante.
      • Habitáculo rígido.
      • Zonas deformables; delantera y trasera con sus subchasis y la zona inferior central del habitáculo.
      • Buenas cualidades de seguridad pasiva secundaria y terciaria.
      • Reparación menos compleja; se sustituye el subchasis afectado por otro nuevo, con los principales anclajes de los elementos de suspensión y dirección, el subchasis asienta en el monocasco portante en cuatro puntos, que son los que hay que recuperar geométricamente.

 

Con esta estructura se reducen los tiempos y los costes de reparación de carrocería, pero el hecho de que el subchasis delantero apoye en el extremo anterior del monocasco implica que se deba sustituir en colisiones de media envergadura. Como idea, se ve que el anclaje posterior del subchasis trasero en el monocasco portante está separado del extremo posterior de la carrocería.

El automóvil utilizado para estas explicaciones tiene como elementos elásticos de suspensión traseros barras de torsión transversales, pero se han representado muelles para facilitar la comparación de las diferentes estructuras de carrocería. Se incluye al final un enlace a otros artículos del blog que explican los diferentes elementos elásticos de suspensión para que se puedan consultar.

Colisión con carrocería monocasco portante con subchasis cortos

Manteniendo las cualidades de seguridad pasiva del monocasco portante con subchasis se va a ver la forma de simplificar más la reparación.

    • Va a ser un automóvil de turismo, de momento se ven las ruedas, motor y muelles de suspensión.
    • Los muelles asientan por la parte superior en los subchasis.
    • Y estos mediante silentblocs en el monocasco portante, al que van atornillados.
    • Los ocupantes con los cinturones tensados.
    • Colisión frontal media; se deforma la zona delantera del monocasco portante sin afectar al punto de anclaje delantero del subchasis y menos al habitáculo rígido. Como se aprecia el subchasis delantero no ha sufrido daños.
    • Los ocupantes están protegidos por la deformación de la carrocería, cinturones y demás complementos por lo que no tienen lesiones físicas de importancia.
    • Monocasco portante con subchasis cortos.
      • Subchasis desmontables del monocasco portante.
      • Anclajes de los subchasis separados de los extremos del monocasco portante.
      • Habitáculo rígido y zonas deformables; delantera y trasera con los subchasis y zona central inferior del habitáculo.
      • Buena seguridad pasiva secundaria y terciaria.
      • Reparación menos compleja al poder sustituir los subchasis que tienen los acoplamientos principales de suspensión y dirección.
      • Menos daños materiales en colisiones medias al no quedar afectados los subchasis en colisiones medias.

 

Con esta estructura de carrocería se mantienen las mejores cualidades de seguridad pasiva secundaria y terciaria simplificando las reparaciones tras accidentes.

Ejemplos de estructuras de carrocería

La carrocería, como el resto del automóvil ha ido evolucionando, desde el diseño, fabricación, venta y reparación en busca de continuas mejoras en cualidades y costes. A continuación se ven algunos modelos de automóvil que tienen las estructuras de carrocería explicadas.

    • Bastidor independiente en dos vehículos; un todoterreno y una camioneta o pickup de carga.
    • Monocasco autoportante en dos coches; uno de los primeros automóviles que lo equiparon, como se ve con cuatro puertas y techo de lona y en otro con línea de tres volúmenes.
    • Monocasco portante con subchasis en un monovolumen de las primeras series del modelo.
    • Monocasco portante con subchasis cortos en dos automóviles; turismo de dos volúmenes o bicuerpo y monovolumen pequeño.

 

Además de los test de colisiones frontal, trasera y lateral se hacen otros más entre los que se incluye el vuelco.

En los enlaces siguientes se pueden consultar temas relacionados en otros artículos del blog e imágenes de las diferentes estructuras de carrocería en enlaces adicionales.

 

Enlaces relacionados en el blog

En la sección “Tecnologías limpias”

    • “La carrocería, consumo y contaminación” (18.06.2014)

En la sección “Nuevas tecnologías”

    • “Formas de carrocería I y II” (26.03.2014 y 2.04.2014)

En esta sección “Historia del automóvil”

    • “Citroën Traction Avant” (9.11.2012)
    • “Lancia Lambda” (14.01.2013)
    • “NSU R080” (3.04.2013)
    • “Volkswagen escarabajo” (3.07.2013)
    • “Ford T” (16.10.2013)
    • “Saab 92/96” (23.04.2014)
    • “Mercedes 300 SLR” (20.01.2016)

En la sección “Evolución de órganos y elementos”

    • “Elementos elásticos de suspensión I y II” (10.09.2014 y 24.09.2014)
    • “Geometría de suspensión y dirección” (21.09.2016)
    • “SRS adaptativos” (14.03.2018)

En la sección “Actualidad”

    • “Torsión y flexión de la carrocería” (31.03.2014)
    • “Seguridad pasiva secundaria en colisión frontal” (29.10.2014)
    • “Seguridad pasiva secundaria en colisión trasera” (7.10.2015)
    • “Seguridad pasiva secundaria en colisión lateral” (2.12.2015)
    • “Evolución de la seguridad pasiva secundaria” (31.05.2016)
    • “Sustitución de elementos SRS post colisión” (22.02.2017)
    • “Reparación de carrocería tras colisión” (5.04.2017)
    • “Apoyos del motor y caja de cambios” (19.04.2017)

En la sección “Tecnología del automóvil”

    • “Seguridad I, II y III” (8.05.2013, 15.05.2013 y 22.05.2013)

 

Otros enlaces a imágenes relacionadas

Bastidor independiente

Monocasco autoportante

Subchasis

Subchasis cortos

 

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