Il telaio di una vettura, la struttura fondamentale

Ogni veicolo comprende vari impianti e sistemi che gli consentono di funzionare. Il modo in cui i vari impianti sono assemblati e sostenuti dà luogo alla forma del veicolo. Il tutto viene sostenuto da una struttura portante chiamata telaio.

Vedremo che tipi di forme diverse può assumere il telaio dell’automobile, che funzione ha, che differenze ci sono tra i vari modelli di auto e quali sono le componenti principali di questo elemento strutturale.

Le componenti di un veicolo

Dal motore alle ruote, dal serbatoio alla trasmissione, dalla batteria alle varie ventole e tanto altro: tutto questo compone un veicolo. Si tratta di elementi funzionali, ciascuno con uno o più compiti, come contenere il carburante, trasmettere la coppia, procurare la scintilla e quant’altro.

Ciascuna di queste componenti ha una posizione all’interno del veicolo che dipende dalla struttura ingegneristica. Gli elementi interni non sono autosostenuti: sono tutti in qualche modo attaccati alla struttura portante del veicolo, che è appunto il telaio di una macchina.

Possiamo pensare al telaio anche come a una cornice a cui attacchiamo vetri, maniglie e quant’altro. Al telaio si possono collegare in varie maniere le altre componenti, ma esistono alcune modalità di telaio più sfruttate. Vediamo quali.

Varie tipologie di telaio

Il telaio dell’auto può avere varie strutture rispetto al resto del veicolo. Può essere composto da una serie di tubi saldati (si chiama “a traliccio”). Questa è una tipologia flessibile e resistente che prende meno spazio rispetto ad altre tipologie. I tubi principali sono pochi, interconnessi da altri tubi secondari per maggiore stabilità.

Il telaio tubolare presenta ottime prestazioni nel rapporto tra rigidezza e peso (per ottenere di meglio bisogna sfruttare il carbonio). Aumentano però i costi e i tempi di costruzione e assemblaggio rispetto allo stampato. Inoltre, i tubi forzano l’utilizzo dello spazio, arrivando a ingombrare nei longheroni laterali.

Il telaio stampato, spesso utilizzato più per le moto, è più economico e pesa di meno, mentre il telaio monoscocca (scocca portante) incorpora anche alcune componenti della carrozzeria. Si tratta di una soluzione più economica, che pesa meno di un telaio classico, ma è anche più fragile e richiede maggiori interventi di riparazione.

Per questi motivi, la scocca portante è preferita solo su auto piccole o su qualche fuoristrada, ma non molto sulle moto. Il telaio misto (scomponibile) è una combinazione di piastre stampate e tubi. Le parti vengono unite da bulloni. È una soluzione che coniuga i vantaggi del tubolare e dello stampato, con costi ridotti.

Telaio e motore

Un altro aspetto fondamentale nella costruzione dell’auto è la posizione del motore all’interno del telaio, in relazione alla forma del telaio stesso. Vediamo alcuni esempi di scelte diverse che portano a costruire il telaio della macchina in posizioni relativamente diverse nella struttura del veicolo.

La forma più robusta è quella con telaio perimetrale, in cui la struttura portante è il più esterna possibile. Nelle moto, questa tipologia è sempre visibile e porta ad aumentare al massimo la rigidità del mezzo. Una struttura opposta alla perimetrale è quella cosiddetta a diamante, in cui il telaio è il più interno possibile e costituisce il nucleo del veicolo.

Il motore può avere due funzioni all’interno della struttura portante: può essere appeso o portante. Il motore appeso non rientra nelle funzioni del telaio, è semplicemente attaccato ad esso. Questa è la soluzione più classica. Nel caso del motore portante, una scelta presente soprattutto in ambito motoristico, ha una funzione parzialmente strutturale. Il telaio è nel complesso più leggero.

Soluzioni strutturali diverse per il telaio automobilistico

Abbiamo visto cos’è il telaio dell’automobile e come si può strutturare anche in relazione al motore. Vediamo ora alcune soluzioni diverse nel particolare, scelte che fanno la differenza nella qualità e nella funzionalità della struttura portante.

Uno degli aspetti che ha fatto molti passi in avanti nella produzione delle macchine è la sicurezza attiva e passiva. L’introduzione nel telaio di barre rigide serve proprio a proteggere, o almeno a indirizzare la deformazione del veicolo in caso di incidente. In questo modo, è più difficile che dei corpi estranei entrino nell’abitacolo, mettendo in pericolo i passeggeri.

La scelta dei materiali fa molta differenza sia per il peso che per il costo. L’acciaio è ancora il materiale più utilizzato nei telai a traliccio, mentre per gli stampati si usa di più l’alluminio, chiaramente più leggero. Alcuni veicoli nati come auto sportive sfruttano anche la fibra di vetro. Il carbonio è più sfruttato nel mondo dello sport, in quanto estremamente leggero e resistente, insieme al titanio.

Alcune soluzioni particolari

Una soluzione recente che fonde il concetto di telaio con quello della scocca è la scocca portante in acciaio, o struttura unibody. È diventata una delle scelte più comuni nella produzione di macchine in serie. Si tratta di una scocca composta da lamiere in acciaio che assumono anche la funzione di sostegno del veicolo stesso.

Sono circa 300 elementi uniti da saldature, che offrono numerosi vantaggi: sono economiche e consentono di contenere i costi e quindi il prezzo del veicolo; sono producibili in serie; rispondono bene ai crash test (e agli eventuali incidenti); sfruttano al meglio lo spazio utilizzato.

Tra i pochi svantaggi della scocca portante, il fatto che l’acciaio sia pesante e porti a macchine più pesanti, ma anche la necessità di produrre in gran numero, in quanto per la produzione di veicoli in numeri inferiori i costi dei macchinari non si ammortizzano.

Una soluzione alternativa molto economica e adatta a vetture di dimensioni ridotte è la spina dorsale, il telaio backbone. Si tratta di un elemento tubolare interno centrale che connette asse anteriore e posteriore, al cui interno c’è l’albero di trasmissione. È una soluzione meno rigida delle tubolari esterne o della scocca portante e protegge poco i passeggeri.

Conclusione

La scelta di una struttura portante della macchina è nata con i veicoli stessi, che all’inizio appoggiavano su una semplice piattaforma. Ora i telai delle auto commerciali si stanno uniformando a seconda della fascia di prezzo, ma le soluzioni originali non mancano per l’elemento portante del veicolo, il telaio.