L’automobile
Le automobili si suddividono in svariate categorie. Una prima suddivisione può essere effettuata per i cosiddetti segmenti di mercato che sono individuati dalle dimensioni e dalla cilindrata:
q Ultracompatte
q Compatte di classe inferiore
q Medio-inferiori
q Medio-superiori
q Lussuose
q Ecc…
Un’ulteriore suddivisione è data dalla forma della carrozzeria e dalla funzione della stessa auto:
q Berline turistiche e sportive, con carrozzerie due e tre volumi, a tre, quattro e cinque porte.
q Station-wagon con carrozzerie a tre e cinque porte
q Coupè, cabriolet e spider, con carrozzerie due o tre volumi a due o tre porte, a due o quattro posti
q Monovolume da quattro metri di lunghezza, cinque porte di cui talvolta una scorrevole e fino ad otto posti su tre file di sedili
q Multispazio, intorno ai quattro metri di lunghezza, tre o cinque porte, cinque posti ed un gran vano bagagli
q City-car da due e cinque a tre e cinque metri di lunghezza, tre o cinque porte e da due a cinque porte con un vano bagagli intonato alle dimensioni esterne
q Sport utility vehicle, incontro tra una station wagon di classe medio alta a cinque porte e un fuoristrada a quattro ruote motrici
q Fuoristrada si tratta di una categoria a parte che affonda le sue radici nei mezzi militari, sono dotati di trazione integrale, notevole altezza da terra, gran resistenza strutturale, cambi con riduttori; sono in grado di muoversi agevolmente su ogni tipo fondamentale e anche di affrontare ruscelli fino a 70-80 cm di profondità.
LA PROGETTAZIONE
L’automobile nasce da un lavoro di gruppo e dal momento dell’idea al lancio commerciale passano in media dai tre ai quattro anni.
Ogni nuovo modello nasce sulla base di dettagliate analisi di mercato che tendono ad individuare gusti ed esigenze del pubblico in ogni fascia di modelli.
Successivamente entra in gioco l’ufficio progettazione dove designers ed ingegneri lavorano a stretto contatto.
I designers hanno a disposizione computer e software sofisticati per il calcolo e lo studio della carrozzeria e dell’abitacolo. La vettura è dapprima disegnata a mano come un tempo, poi prende forma sui grandi schermi a colori e tramite tastiere e mouse sono apportate tutte le modifiche strutturali ed aerodinamiche necessarie. A questo punto è possibile creare una condizione virtuale in cui la macchina può essere vista a video o su immagini stampate, esternamente ed internamente nei minimi particolari senza che ancora esista. Addirittura è possibile ambientarla in diverse condizioni d’utilizzo. Questa fase anticipa la realizzazione della maquette (ossia un modello di gesso o in legno) già notevolmente perfezionata anche nei particolari.
I primi modelli sono realizzati in scala, poi si passa alla dimensione reale ed iniziano le prove nella galleria del vento.
Il loro studio eseguito al computer con appositi programmi, permette di ottimizzare l’aerodinamica della carrozzerie ed il corretto raffreddamento dei radiatori del motore e dell’impianto frenante.
Lo studio dell’aerodinamica si svolge parallelamente a quello della meccanica (motore, sospensioni, tipo di trazione, ecc.). determinati i migliori risultati si passa alla realizzazione dei primi prototipi che sono avviati verso i collaudi su strada.
Le pagelle finali dei prototipi stilate dai collaudatori sono consegnate all’ufficio progettazione che provvede ad intervenire nel modo opportuno. A questo punto l’autovettura è pronta per entrare in produzione.
LA PRODUZIONE
La produzione automobilistica avviene oggi all’interno di stabilimenti strutturati per garantire elevatissimi livelli di produttività ed anche di flessibilità: vale a dire la capacità di adeguare rapidamente le lavorazioni da un modello all’altro. Il tutto con particolare attenzione all’ergonomia dei posti di lavoro: nessuna posizione faticosa o innaturale e nessun compito ripetitivo tipico delle vecchie catene di montaggio. La maggior parte delle operazioni di montaggio ripetitive (saldatura, verniciatura, assemblaggio di grossi componenti) è eseguita da appositi robot che agiscono con un altissima precisione sulla base degli ordini loro impartiti attraverso la programmazione. Sempre i calcolatori controllano il percorso della vettura da montare all’interno dello stabilimento. Naturalmente i robot vanno gestiti dall’uomo e sempre l’uomo si occupa direttamente d’alcune operazioni che non potrebbero essere affidate esclusivamente ai calcolatori.
Abbandonati ormai del tutto la vecchia configurazione a catena di montaggio inventata agli inizi del 900’ da Henry Ford, il montaggio avviene oggi attraverso un organizzazione ad isola. In ognuna di queste isole si seguono un certo numero d’operazioni e tutti i relativi controlli. In pratica ogni addetto è responsabile del proprio operato e questo sta dando buoni frutti sul piano della qualità. Naturalmente una certa ripetitività esiste, ma la varietà dei lavori eseguiti la rende molto meno pesante che un tempo. La configurazione ad isole fa parte di un nuovo concetto globale di produrre automobili. Fino a qualche anno addietro, infatti. L’automobile era costruita in ogni suo singolo componente all’interno dello stabilimento di produzione. Da qualche tempo a questa parte, al fine di contenere i costi ed assicurare la massima qualità e ridurre i tempi, quasi tutta la componentistica è costruita da ditte specializzate esterne che spesso dispongono d’unità produttive presso quelle d’assemblaggio della casa automobilistica ed inviata allo stabilimento principale.
Qui viene smistata e, talvolta il montaggio sulla vettura è curato da personale inviato all’isola dalla ditta produttrice del componente. Anche i motori arrivano ormai dall’esterno: le principali case automobilistiche hanno infatti impiantato moderni stabilimenti ove vengono progettati e prodotti esclusivamente motori che poi sono inviati nell’unità di montaggio finale.
A vettura ultimata l’uomo torna protagonista: è il momento dei controlli finali di qualità che sono estesi ad ogni componente della vettura.
LA TECNICA DELL’AUTOMOBILE
Il motore viene considerato il cuore dell’automobile; tuttavia, l’equilibrio e la tipologia d’ogni modello nascono dall’abbinamento di tutte le parti che lo compongono.
Il motore: nei motori alternativi a pistoni il carburante, miscelato in dosi opportune all’aria, brucia nella camera di scoppio, ricavata nella testata o nel cielo (parte superiore del pistone). L’accensione della miscela può essere comandata oppure spontanea; il primo caso è quello dei motori a benzina nei quali l’accensione della miscela è provocata dalla scintilla che scocca dalla candela al termine della fase di compressione.
Il secondo caso è invece riferito ai motori diesel che utilizzano gasolio come combustibile. In questi motori il rapporto di compressione è molto elevato; il forte calore che si sviluppa all’interno della camera di scoppio è sufficiente ad incendiare la miscela combustibile.
Sia nel motore diesel che benzina i gas della combustione incendiandosi si espandono e applicano una gran forza al pistone. Quest’ultimo è collegato ad un albero motore a mezzo di un meccanismo biella-manovella. Questo meccanismo trasforma il moto rettilineo alternativo del pistone in moto rotatorio continuo e lo trasmette appunto all’albero motore al quale sono collegati gli organi di trasmissione.
La distribuzione: nel motore a quattro tempi l’apertura e la chiusura delle valvole per l’entrata o l’uscita dei gas è comandata da un meccanismo formato dall’albero della distribuzione o albero a camme, dalle punterie e dai bilancieri. L’albero della distribuzione è mosso dall’albero motore per mezzo d’ingranaggi o di una catena .
L’alimentazione: le valvole regolano il flusso della miscela gassosa e dei gas combusti all’interno della camera di combustione. Quest’ultima è dotata di un condotto d’alimentazione, dove nei motori a benzina viene fatta fluire la miscela aria benzina ed in quelli diesel l’aria che deve essere opportunamente dosata.
La regolazione della miscela nei motori a benzina è affidata ad un carburatore o ad un impianto d’iniezione gestito da una centralina elettronica.
L’accensione: nel mot0re a benzina è necessario produrre all’interno della camera di scoppio una scintilla che al termine della fase di compressione infiammi la miscela aria-benzina.
A questo provvede il sistema d’accensione che può essere di tipo tradizionale oppure a controllo elettronico.
La corrente elettrica necessaria è fornita da una batteria da 12 o 6 volts; girando al chiave d’accensione la corrente viene inviata in una bobina che eleva la tensione iniziale sino a 15- 20 mila volts; a questo punto la corrente è avviata ad un dispositivo , chiamato spinterogeno; che la distribuisce alle candele dei cilindri.
La candela è costituita da una coppia d’elettrodi attraverso i quali scocca la scintilla che infiamma la miscela.
Il raffreddamento: durante il funzionamento il motore sviluppa in qualche punto temperature di 2000° C: è quindi necessario provvedere ad un opportuno raffreddamento per evitare di danneggiare i suoi componenti.
Il raffreddamento può essere ad aria oppure a liquido miscelato con apposito antigelo.
La lubrificazione: il motore ha numerose parti in movimento che devono essere lubrificate con un apposito olio altrimenti si surriscaldano e possono bloccarsi; il cosiddetto grippaggio.
Organi di trasmissione: si tratta di una serie di componenti meccanici che mettono in movimento le ruote anteriori in caso di trazione anteriore e le posteriori in caso di trazione posteriore o tutte e quattro le ruote nella trazione integrale o 4x4.
A partire dal motore s’incontrano:
q La frizione: comandata dal guidatore a mezzo di un pedale collega l’albero motore al cambio quando non è innestata cioè a pedale premuto, il moto non viene trasmesso.
q Il cambio di velocità: è composto da gruppi di ingranaggi e consente di variare il rapporto tra la velocità dell’albero motore e q quella delle rutoe motrici: il rapporto più corto ossia la prima marcia, serve per le partenze; i rapporti intermedi come la seconda e la terza per le salite; i rapporti lunghi, come la quarta,la quinta e la sesta per gli spostamenti su strada aperta. Il cambio può essere manuale oppure automatico. In questo caso è una centralina elettronica, che dialoga con il motore e con tutta la vettura a innestare il rapporto migliore.
q L’albero di trasmissione: è presente solo sulle vetture con motore anteriore e trazione posteriore o a trazione integrale, collega l’albero del cambio al differenziale posteriore.
q Il differenziale: anteriore o posteriore, trasferisce il moto ai semiassi e quindi alle ruote attraverso un sistema di ingranaggi. Il suo compito è di consentire una diversa velocità delle ruote in curva la ruota esterna deve compiere nello stesso tempo un tragitto superiore rispetto a quell’interna e quindi deve ruotare più velocemente. Sulle vetture più potenti il differenziale viene accoppiato con dispositivi antislittamento che evitano scivolamenti delle ruote.
Gli organi di direzione: sono quegli elementi meccanici che permettono al guidatore di manovrare le ruote anteriori del veicolo: il volante, il piantone dello sterzo, la scatola guida, la tiranteria di comando e collegamento.
Oggi quasi tutte le vetture adottano il servosterzo; un dispositivo idraulico od elettrico che riduce lo sforzo al volante facilitandolo le manovre.
Le sospensioni: le sospensioni collegano elasticamente le ruote alla scocca, isolando quest’ultima dalle asperità della strada e favoriscono stabilità in rettilineo e tenuta in curva, su ogni tipo di fondo ed un ampio ventaglio di velocità.
I freni: l’impianto frenante di un autoveicolo è composto da un circuito idraulico riempito di olio e dai freni che possono essere a disco o a tamburo.
Così come lo sterzo anche l’impianto freni può essere servoassistito e oggi si và generalizzando l’adozione dell’ABS, un dispositivo che impedisce il bloccaggio delle ruote anche in frenata di emergenza garantendo così il controllo della vettura.
Le ruote: le ruote sono composte dal cerchione e dal pneumatico. I cerchioni possono essere in lamiera o in lega leggera. I pneumatici, tradizionali o tubeless: i primi sono equipaggiati con camera d’aria, mentre i secondi sono costruiti in modo da aderire ermeticamente al cerchione e non richiedono camera d’aria.
L’impianto elettrico: oltre al sistema di accensione e gestione del motore, comprende i dispositivi di illuminazione esterna ed interna, l’avvisatore acustico, il tergicristallo e altre numerose dotazioni come ad esempio il lunotto termico e tergilunotto, alzacristalli elettrici, chiusura centralizzata porte e cofani, tetto apribile elettrico, computer di bordo, autoradio, telefono cellulare, sistema di navigazione, cambio automatico, ecc.
La carrozzeria: la sua architettura identifica il tipo di automobile: berlina tre volumi, berlina due volumi, station-wagon, coupè, ecc. sotto il profilo tecnico svolge anche un fondamentale compito strutturale, in quanto viene progettata con ampie capacità di assorbire urti.
Un tempo era ancorata ad un telaio in acciaio al quale erano fissati tutti gli organi meccanici (soluzione oggi utilizzata sui veicoli industriali e sui fuoristrada); a metà di questo secolo il telaio è stato abbandonato e la carrozzeria è diventata portante.
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