La quinta generación del BMW M3 (F80) y el técnicamente similar BMW M4 Coupé F82 no sólo son muy ligeros en comparación con sus competidores más cercanos, sino que la diferencia con el modelo AG, menos deportivo y con seis cilindros en línea, también es notablemente pequeña. Florian Staiger explica cómo se consigue el peso total de 1.497 kilogramos según la norma DIN para un BMW M4 Coupé con transmisión manual y qué elementos contribuyen a ello en una entrevista con M-Power.com.
Aprovechamos la ocasión para publicar algunas fotos más detalladas de algunos de los elementos mencionados y así, en cierto modo, ofrecer un vistazo bajo el caparazón de los nuevos deportivos de gama media.
Normalmente, el modelo superior de la serie es más ligero que el automóvil M derivado. ¿Por qué?
Históricamente, el automóvil M pesaba unos 100 kg más que el vehículo básico de BMW. Incluso con la primera generación del BMW M3, instalamos un motor diferente, una transmisión más potente, ejes modificados, componentes reforzados, una caja de cambios de eje trasero modificada, frenos más grandes, etc. Estas piezas se manifiestan luego en el correspondiente peso adicional.
Pero ya hemos empezado a utilizar la construcción ligera en esta generación. Un ejemplo son los trapecios de aluminio del BMW M3 EVO y las puertas de aluminio del BMW M3 Coupé E36 TÜ.
Las actividades de construcción ligera se ampliaron después con cada generación del BMW M3
Sí. Cada generación del BMW M3 recibió componentes ligeros adicionales.
Nos adentramos intensamente en el tema con el BMW M3 CSL. Por primera vez, se integró un techo de plástico reforzado con fibra de carbono – CFRP para abreviar – y se desarrollaron piezas del chasis especialmente ligeras, como el estabilizador del tubo del eje delantero.
La construcción ligera también se encuentra en la generación ya superada del BMW M3. Los componentes ya introducidos, como el techo de CFRP, también se realizaron en este automóvil M y se complementaron con piezas adicionales, como una aleta delantera de aluminio y paneles laterales delanteros de plástico. De este modo, se amplió la cartera de construcción ligera. Así pues, el objetivo siempre fue fabricar componentes más ligeros que los del modelo básico de BMW mediante un diseño especial. Sin embargo, en la generación del BMW M3 que se acaba de descatalogar, todavía estábamos unos 60 kg por encima del peso de un BMW 335i. No obstante, siempre hay que tener un poco de cuidado al hacer comparaciones de peso y tener en cuenta el equipamiento de los respectivos vehículos.
Por supuesto, sigue dándose el caso de que, por razones de rendimiento, también tenemos que instalar conjuntos que son más pesados que las piezas correspondientes del vehículo base de BMW. Una caja de cambios de eje trasero con bloqueo controlado y una potencia al nivel del BMW M4 es sencillamente más pesada que una caja de cambios de eje trasero de un BMW 435i sin bloqueo.
Con los nuevos BMW M3 y BMW M4, hemos ido mucho más lejos que nunca en la construcción ligera. A las piezas ya conocidas se han añadido conjuntos como el árbol cardán de CFRP, el puntal de precisión de CFRP en el compartimento del motor, la tapa trasera SMC de fibra de carbono, etc. Todas estas medidas de construcción ligera ahorran más de 100 kg de peso. Esto compensa con creces los aumentos de peso mencionados.
Esto también es evidente, por ejemplo, en una comparación con el BMW M3 Coupé manual de la generación anterior: un BMW M4 Coupé tiene una ventaja de peso de 83 kg.
Se habla de un «concepto de peso ligero inteligente». ¿Por qué «inteligente»?
Aquí intervienen varios factores. Si se quiere mejorar un vehículo reduciendo su peso, la pregunta es: ¿dónde y cómo se consigue más? En la báscula, puede que no importe en qué parte del vehículo se han ahorrado, por ejemplo, 5 kg; desde el punto de vista de la dinámica de conducción, desde luego que sí.
Cuando se trata de masas móviles puras en un vehículo de tracción trasera, la respuesta es clara: reducir el peso lo más arriba y lo más adelante posible en el vehículo. Esto aumenta la carga del eje trasero y el potencial de dinámica de conducción, según se desee, porque el centro de gravedad del vehículo se desplaza hacia atrás y hacia abajo.
En los nuevos BMW M3 y BMW M4 utilizamos un faldón delantero y paneles laterales de aluminio. Los largueros de los ejes tienen un peso optimizado delante y detrás, pero son de aluminio delante y de acero detrás: no habría espacio suficiente para una construcción de aluminio.
¿Por qué entonces el portón trasero C-SMC en el BMW M4 Coupé?
El coupé habría necesitado un gran alerón en la parte trasera por razones aerodinámicas -a diferencia de la berlina y el descapotable-, así que optamos por un portón trasero especial por motivos de diseño.
Si rediseñamos el componente, por supuesto lo hacemos de la forma más ligera posible, con un lenguaje de diseño muy independiente y potente.
¿Cuál sería el segundo factor que hace «inteligente» el concepto de ligereza?
La cuestión de si la masa salvada es «sólo» una masa acelerada o quizás incluso una masa no suspendida y/o en rotación.
Desde este punto de vista, la solución óptima consiste en reducir el peso de un disco de freno y de una rueda, que representan masas aceleradas, no suspendidas y en rotación.
¿Por qué la reducción de la masa no suspendida es especialmente interesante desde el punto de vista de la dinámica de conducción?
Si, por ejemplo, paso por un bache, se producen fluctuaciones dinámicas de la carga de las ruedas que afectan negativamente a la tracción. Las pequeñas masas no suspendidas, como los frenos, los cubos de las bridas de tracción, las llantas, etc., son una base importante de la suspensión/amortiguación para garantizar las menores fluctuaciones posibles de la carga de las ruedas.
¿Por qué las variaciones de carga de las ruedas tienen un efecto negativo sobre la tracción?
Cuando la rueda se desvía hacia el bache, la carga de la rueda disminuye. En este momento, la rueda puede, por tanto, transmitir menos fuerzas longitudinales y/o laterales sobre su área de contacto, que es aproximadamente del tamaño de una postal – la tracción puede romperse si se está conduciendo en el rango límite dinámico longitudinal o lateral. Cuanto menores sean las fluctuaciones de carga de las ruedas, más suave y controlable y, por tanto, más rápido se podrá mover el vehículo. Para lograr este objetivo, la amortiguación debe diseñarse de forma óptima y las masas no suspendidas deben reducirse.
¿Y las masas giratorias?
Las masas giratorias son importantes para el comportamiento de aceleración del vehículo en dos aspectos. En primer lugar, por supuesto, también aumentan la masa total del vehículo que se va a acelerar. Además, deben tener el momento de inercia de la masa giratoria más bajo posible. Esto significa que se desperdicia la menor potencia posible cuando la cadena cinemática se pone en rotación hasta llegar a las ruedas. Esto garantiza una respuesta ágil del vehículo.
¿Qué se entiende por momento de inercia?
Imagina que quieres acelerar la rueda de un carro grande con una manivela. La energía necesaria para acelerar la rueda no sólo depende de su masa, sino también de su distribución. Si está más concentrada en el centro, la rueda es más fácil de acelerar que si la masa está distribuida principalmente en el borde de la rueda.
El hecho de que la energía fluya en la pura aceleración rotacional de la rueda también puede observarse en los bolos, por ejemplo. Al principio, la bola se desliza cuando toca el suelo. Después, cuando empieza a girar, pierde velocidad, mientras que al mismo tiempo aumenta la velocidad de rotación hasta que finalmente rueda por el suelo a una velocidad constante.
Además del momento de inercia de la masa, el gradiente de velocidad, es decir, el grado en que cambia la velocidad, también determina la potencia necesaria para la aceleración. Por eso es especialmente interesante la reducción de las masas giratorias en el motor, porque aquí se realizan grandes diferencias de velocidad en poco tiempo.
¿Existe un tercer factor en un concepto de construcción ligera «inteligente»?
Sí, la elección del material. En función de las condiciones generales, el uso de CFRP, aluminio, magnesio, titanio o acero puede tener sentido. Por ejemplo, el uso de plásticos reforzados con fibra de carbono en el puntal de precisión CFRP tiene varias ventajas. Con un peso aproximado de 1,5 kg, este componente tan caro pesa sólo una fracción de la versión de acero. Al mismo tiempo, es especialmente compacto y encuentra así el espacio que necesita en el compartimento del motor. Un puntal de aluminio tendría una sección transversal mucho mayor con la misma rigidez y chocaría con la aleta delantera. Los nuevos BMW M3 y BMW M4 recibieron diversas medidas para aumentar la rigidez de la carrocería al servicio de la precisión y el dinamismo típicos de la conducción M.
¿Se trata de la tan mencionada rigidez torsional?
La rigidez torsional, que pudimos aumentar en torno a un 20 % en comparación con la generación anterior, es sin duda relevante. Sin embargo, desde el punto de vista del guiado preciso de las ruedas, no es el factor decisivo si se tiene en cuenta que los movimientos de resorte opuestos hacia dentro y hacia fuera de las ruedas en los ejes delantero y trasero también representan un tipo de torsión o retorcimiento que supera con creces la pura torsión de la carrocería.
Sin embargo, la rigidez torsional facilita la puesta a punto del chasis, algo especialmente importante en competición, ya que hay que volver a ajustarlo en cada carrera. Y aumenta la solidez de la carrocería, un aspecto importante, por ejemplo, para evitar crujidos en el interior.
Sin embargo, la ventaja decisiva para la dinámica de conducción y la precisión es la rigidez lateral. Por ello, visto desde arriba, el coche debe curvarse lo menos posible hacia los lados, «en forma de plátano».¿Buscas un coche de ocasión en Toledo? En el concesionario Crestanevada de coches segunda mano Toledo, encontrarás el coche de ocasión de tus sueños al mejor precio.