Chassis e Carroceria

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Tipo: Sedã médio 1.8 (26/05)
Motor (AP) – Pádula
Transmissão – Ewerthon
Chassis, Carroceria – Carlos Berenguer
Suspensão, freio, pneu – Matheus
Custo no mercado; estruturar carro do segmento – Williams
Relatório - Urbano
CHASSIS
Todo veículo é construído sobre uma estrutura de algum tipo, chamada chassi do veículo. Esta parte é essencialmente o que os ossos são para um corpo, eles são a estrutura que suporta toda a carroceria do veículo. O chassi suporta o peso de todas as peças do veículo e as tensões a ele impostas com o deslocamento do mesmo. O modelo clássico de chassi, utilizado desde a década de 1930, consiste em longarinas laterais em forma de U, combinadas com reforços transversais em forma de X, que proporcionam uma maior resistência à torção. Atualmente são utilizadas, em geral, seções retangulares para as longarinas laterais e para os reforços transversais em forma de X, o que lhes confere ainda maior resistência. Com estas estruturas o piso tende a ser alto. 
MODELO DE CHASSI ATUAL (TOYOTA 4RANNER)
Uma dúvida muito frequente seria a diferença entre chassi e plataforma. Podemos entender o chassi de forma mais geral pois se aplica para qualquer tipo de estrutura na qual se constrói um veículo. Independentemente do tipo de construção, seja comercial, ônibus, caminhão ou máquina agrícola, todos possuem um chassi. No caso das motocicletas, ele se chama quadro e em torno dele se agregam os demais componentes. No caso da plataforma ela apresenta uma função mais específica, que seria de otimizar a produção e reduzir custos ao compartilhar a mesma construção básica de uma estrutura em uma gama de modelos. De maneira geral é como se possuíssem uma base (chassis) e diversas carrocerias que podem ser trocadas à vontade. 
Esses chassis podem ser construídos nas mais diversas formas possíveis para se adaptar as diferentes realidades e esforços que lhe são impostos. Vamos analisar algumas construções possíveis.
1 - Monobloco
Estrutura mais comum nos carros modernos. Sua construção é executada pela união de diversos componentes estampados a partir de chapas de aço de diversos tipos por processos de soldagem. Os tipos mais comuns de soldas utilizadas na união de peças desse modelo é a TIG, MIG, solda a laser e a solda-ponto. Outros processos de união de elementos mecânicos podem ser utilizados na junção de peças como a rebitagem e o uso de parafusos na fase de armação do veículo.
Uma característica importante deste tipo de chassis consiste no fato de que os componentes da carroceria soldados ao monobloco, tais como para-lamas, teto e assoalho, são estruturais e têm a função de absorver impactos em caso de acidente. A desvantagem consiste na impossibilidade de substituição sem um novo processo de soldagem, o qual afeta a rigidez do conjunto. A principal vantagem deste tipo de construção reside no fato de permitir obter carrocerias mais leves.
Assim como o nome sugere, o chassi monobloco do veículo usa uma única peça como estrutura do veículo em vez de duas com um conjunto de carroceria na estrutura. Esses quadros são geralmente mais seguros devido à melhor distribuição da força de impacto e mais econômicos em termos de combustível devido a um peso mais leve. Normalmente, você pode encontrar esse tipo de quadro em veículos N Charlotte Toyota menores, como SUVs compactos, sedãs e cupês. Você pode encontrar esse tipo de chassi de veículo em carros como o N Charlotte Toyota Camry, Corolla, Corolla Hatchback, Yaris, Avalon, 86, Prius, Highlander, Sienna e C-HR.
CHASSI TOYOTA COROLLA
2 - Carroceria sobre chassis
Esse tipo de construção foi a primeira a ser utilizada em larga escala e consiste em uma estrutura de perfis de aço, comumente conhecidos como “caixão”. Geralmente utilizado em picapes, utilitários, ônibus e caminhões devido à sua robustez e versatilidade na instalação, manutenção e substituição de implementos como baús, betoneiras, caçambas e todos os tipos necessários à aplicação. Também era empregada na fabricação dos automóveis antigos, sendo os mais conhecidos os enormes modelos norte-americanos produzidos até meados dos anos 1960, época a partir da qual passou a ser substituída pelo monobloco por razões de peso, segurança veicular, comportamento dinâmico e evolução nos processos de produção.
Toda a carga estrutural é suportada pela estrutura de perfis de aço, e sua carroceria não exerce função estrutural. Apesar de resultar em um conjunto pesado, uma vantagem da construção do tipo carroceria sobre chassis consiste na fácil substituição dos componentes mecânicos e de carroceria.
MODELO DE CARROCERIA SOBRE CHASSI DE UM ÔNIBUS
3 - Chassi tubular
Utilizado em modelos atualmente fora-de-série e de fabricação em pequena escala, o chassi tubular permite a construção de estruturas leves, resistentes e versáteis, permitindo a variação nos tipos de acessórios, equipamentos e carrocerias.Sua fabricação se mostra bastante simples, baseada na soldagem manual de tubos e perfis de acordo com o projeto feito em computador. Fabricantes como Puma, Troller e Chamonix constroem os chassis de seus modelos com a junção de tubos e perfis.
Naturalmente, todas as solicitações de cargas são absorvidas pelo chassi tubular e sua carroceria não tem função estrutural, podendo ser fabricada de qualquer material. A fibra de vidro tem grande popularidade do Brasil devido ao seu baixo peso, custo e processo de fabricação relativamente simples. Os problemas desse tipo de chassis são: não pode ser produzido em grande escala; controle de qualidade não pode garantir uniformidade dimensional; limitado a modelos pequenos e leves, a estrutura não apresenta bom comportamento em veículos maiores; baixa durabilidade na maioria dos casos; presença de ruídos em exemplares mais velhos.
MODELO DE VEÍCULO COM CHASSI TUBULAR (PUMA GTB)
4 - Chassi Monocoque
O chassi monocoque se aproxima bastante do tipo tubular. Aplicado em carros de competição do tipo Fórmula e superesportivos, seu trunfo consiste no melhor comportamento dinâmico possível, rigidez torcional excepcional, segurança veicular exemplar e pode ser feito sob medida para uma pessoa.
Construído de materiais nobres como titânio, fibra de carbono e aços de altíssima resistência, o chassi monocoque é leve e resistente, e pode ser montado como estrutura à parte do restante do veículo. Se estiver íntegro, pode ser retirado de um veículo e reinstalado em outro, a exemplo dos monopostos de Fórmula 1. Entrega aos seus ocupantes o mais elevado sistema de segurança no que se refere a sobrevivência diante de colisões, por isso ele é bastante utilizado na Fórmula 1.
Naturalmente, a melhor tecnologia tem seus contras: baixa escalabilidade e custo muito elevado, além disso exige maquinário caro e mão-de-obra rara e qualificada; não pode ser produzido em larga escala e não pode ser reparado em caso de acidentes, isso tem dificultado o crescimento desse modelo no mercado automotivo mundial
EXEMPLOS DE CHASSIS TIPO MONOCOQUE
CARROCERIA
Materiais da carroceria
O aço é ainda o material mais econômico e eficiente para a produção em série de carrocerias independentes. As peças são prensadas a partir de chapas de aço de diferentes espessuras.
O alumínio, embora tenha um preço mais elevado que o aço, é com frequêcia utilizado na produção de alguns veículos, já que é de fácil moldagem manual ou pode ser trabalhado em máquinas relativamente simples. É também mais leve que o aço e não oxida. Uma carroceria de alumínio apresenta, contudo, a desvantagem de ser, em geral, menos resistente que uma carroceria de aço.
Cada vez mais são utilizadas as carrocerias de plástico moldado em geral o plástico é reforçado com fibra de vidro. Plástico utilizado é normalmente a resina de poliestereno ou, às vezes, a resina de epoxietano, de preço mais elevado. Estes materiais têm a propriedade de endurecer com o calor e não amolecer quando novamente aquecidos.
Os plásticos que tendem a amolecer quando submetidos a altas temperaturas são menos rígidos do que os plásticos reforçados com fibra de vidro,embora sejam mais fáceis de moldar. O acrilonoitrilo butadieno estireno, material resistente e razoavelmente rijo, é utilizado nas tampas dos porta-malas, nas grades, etc. , e poderá vir ser utilizado nas carrocerias.
A segurança e a carroceria
Para que ofereça o máximo de segurança, a carroceria deve ser constituída por uma caixa rígida e resistente, destinada ao motorista e aos passageiros rodeado por dois corpos, um anterior e o outro posterior capazes de, amolgando-se progressivamente, absorver a energia da batida em caso de colisão.
A construção monobloco é a que melhor se adapta a este fim, já que permite projetar a carroceria de modo que esta inclua diferentes tipos de seções, uns fortes e outras fracas, conforme for necessário. Ao contrário do chassi rígido, que tende a transmitir grande parte dessa energia aos ocupantes do veículo.
Nesse interim tem-se desenvolvido uma tecnologia arrojada que é a deformação pré-programada ou seja os fabricantes fazem marcações na estrutura para que o metal seja deformado de forma prevista (inclusive em simulações virtuais). Dessa forma, é possível calcular a quantidade de energia absorvida e transferir a força do impacto para regiões mais reforçadas do monobloco.
"Isso reduz as elevadas desacelerações repentinas no corpo, que é de extremo perigo. Ela acontece quando há uma interrupção súbita de um movimento, mas os órgãos internos mantém a velocidade, causando danos fatais" explica Roberto Bortolussi, engenheiro mecânico e coordenador do curso de Engenharia Mecânica da FEI.
“CRASH BOX”
Na figura acima vemos um “crash box” ou seja uma peça de “sacrifício” que servirá absorvendo o impacto em colisões frontais. Essa estrutura é de fácil substituição facilitando assim a manutenção em caso de avaria. As setas vermelhas indicam as ranhuras de deformação que servirão como um ponto frágil da estrutura cedendo quando submetido a esforços além do projetado.
No passado, peças externas podiam até mesmo compor a estrutura rígida da carroceria, o que, salvo algumas categorias, não acontece atualmente. Era comum, por exemplo, que para-choques fossem afixados em longarinas de chassis. Hoje, os para-choques são parafusados no monobloco ou painéis externos, sem fazer parte da estrutura do carro. Além disso, visando a segurança de seus integrantes o para-choque é construído atualmente em plástico para deformar e voltar à forma original em leves esbarrões.
Por que da nossa escolha?
Utilizamos como modelo base um automóvel da Volkswagen que utiliza um chassi monobloco tipo plataforma MQB. Essa plataforma é muito comum, podendo-se construir desde o Polo até o Passat, com todas as variantes possíveis. O piso de aço estampado inclui todos os elementos necessários para proporcionar resistência longitudinal à torção. Este modelo de chassi também permite modificações nas linhas do automóvel. Essas estruturas são geralmente mais seguros devido à melhor distribuição da força de impacto e mais econômicos em termos de combustível devido a um peso mais leve.
CHASSI MONOBLOCO VOLKKSVAGEN
Como bem sabemos um automóvel deve ser concebido de modo que as probabilidades de que venha a sofrer um acidente sejam reduzidas ao máximo, por isso adotaremos sistemas de sensores de proximidade e câmeras de ré com o intuito de tornar a experiência de dirigir nosso veículo a mais segura possível. 
Caso o acidente ocorra o risco dos passageiros ficarem feridos deve ser o mínimo possível, por isso, visando maximizar a segurança dos passageiros em nosso veículo, sugerimos a utilização da tecnologia “crash box” evitando que a energia do impacto seja direcionado para o ocupante do veículo causando lesões graves. Essa é uma tecnologia utilizada nos carros da Volvo e será um diferencial no que se refere a segurança dos ocupantes.
DISTRIBUIÇÃO DE CARGA POR PARTE DO VEÍCULO
Prós
· Escalabilidade – facilidade de produzir em grandes quantidades;
· Versatilidade – maior flexibilidade de fabricar uma grande diversidade de modelos e versões na mesma linha de montagem;
· Simplificação da manufatura e redução de custos de produção, com a possibilidade de compartilhar componentes entre uma grande miscelânea de modelos;
· Facilidade em aplicar modificações para aderir às normas cada vez mais rígidas de segurança veicular;
· Padronização do controle de qualidade, com maior estabilidade dos processos.
Contras
· Alto custo de desenvolvimento permite que apenas grandes empresas desenvolvam uma plataforma monobloco;
· Exige alto investimento em maquinário e treinamento para produção;
· Alta complexidade de engenharia, com o uso de enorme quantidade e variedade de insumos;
· Retorno sobre o investimento depende de boas vendas;
· Impossibilidade de trocar componentes da carroceria sem processos de soldagem, posto que seus componentes são estruturais. Um reparo de baixa qualidade pode comprometer a rigidez do conjunto.
Para a carroceria adotaremos as seguintes dimensões: 4.702-4.709 mm C x 1.799 mm L x 1.474-1.478 mm A. Será utilizado como material base o aço por conta da sua viabilidade econômica e sua eficiência para produção em série. Para os elementos de união entre peças adotaremos solda, rebites, parafusos, pinos chavetas e colas. Para as tampas dos porta malas e grades utilizaremos o acrilonoitrilo butadieno estireno, material resistente e razoavelmente rígido sendo estudada a possibilidade de vir a ser utilizado nas carrocerias.
MODELO DO CARRO PROJETADO
Bibliografia
Acessado em 31/05/2020 às 22h:
<https://revistaautoesporte.globo.com/Noticias/noticia/2019/09/o-que-e-carroceria-com-deformacao-programada.html>
Acessado em 31/05/2020 às 21h:
< https://www.portalsaofrancisco.com.br/mecanica/chassi >
Acessado em 31/05/2020 às 19h:
< https://educacaoautomotiva.com/2018/03/30/construcoes-chassis/ >