Esta entrada está basada en la anterior (grupo reductor, diferencial y tracción) sirviendo de apliación y desarrollo. Los sistemas de tracción a las cuatro ruedas pueden ser de distintos tipos. Podemos diferenciar tracción a un eje y cuando sea necesario acoplar el otro (esto puede ser de forma manual o automática los vehículos y sistemas), o tener tracción permanente a las cuatro ruedas aunque con distinto reparto de par (esto se realiza de forma automática según vehículo y sistema).
La tracción a las cuatro ruedas es ventajosa respecto a la tracción tradicional en muchos sentidos, por ejemplo, cuando traccionamos con las ruedas en una curva, si el par de tracción solo se encuentra en un eje y la curva es muy cerrada (tomada con bastane velocidad) el resultado es que el vehículo tiende a deslizase (derrapar). Sin embargo si repartimos la tracción a las cuatro ruedas la suma de fuerza de tracción y fuerza centrifuga en cada rueda tiene como resultado un control completo de adeherencia en cada neumático.
Podemos englobar de una forma genérica:
- Transmisión 4x4 insertable o acoplable manual: Cajas de tranferencia o reenvio
- Transmisión 4x4 insertable o acoplable automáticamente: Sistema Haldex, Sistema Viscomatic, X-drive, etc.
- Transmisión 4x4 permanente o integral: Sistema de acoplamiento o Diferencial Ferguson (uso conjunto o no con diferencial), Acoplamiento con tren epicicloidal (uso conjunto o no con diferencial, Repartidor Torsen, e incluso aquí podemos englobal aquellos diferenciales que poseen un bloqueo de tipo manual.
Otras referencias, par poder realizar la selección en el vehículo:
2WD --> Tracción eventual 4x2
4WD --> Tracción permanente 4x4
Partiendo de estas podemos tener otras selecciones como 4WDL.
En los sistemas que se pueden acoplar los dos ejes para transmitir el par motor a las cuatro ruedas aunque cada eje lleve un diferencial, si no se hubica un direrencial central (como es el caso) se fuerza el sistema, las ruedas, etc. porque no hay nada que pueda equilibrar los giros de cada eje. En este vehículo no se debe acoplar la tracción trasera (o no debe usarse) salvo para terrenos complicados.
Transmisión 4x4 acoplable manual
Estas cajas de transferencia tienen la función de acoplar el eje no tractor al resto de la transmisión del vehículo para que las cuatro ruedas del vehículo transmitan par en momentos en que la conducción se hace dificil (cuestas, barro, etc.). Estos sistemas pueden ir junto a un diferncial central o sin el, en la mayoría de los casos hay que casi detener el vehículo y hoy en día se estan sustituyendo por otros sistemas más eficaces y cómodos. Su uso ha sido empleado hasta en turismos, pero generalmente la mayoría de vehículos que llevan estos sistemas han sido en todoterrenos, vehículos agrícolas, etc
Bloqueo manual de los diferenciales:
.
Su constitución es sencilla, con ayuda de unos selectores y sincronizadores se hacen uniformes al giro de los ejes unos piñones que hacen mover otros piñones u cadena para que se transmita el par al otro eje que no tracciona ( ya sea delantero o trasero).
Enlace de imagen
Dentro de una caja de transferencia también podemos elegir un rango de velocidades más cortas (es otra reducción añadida a la que luego será la definitiva en el grupo reductor de los ejes correspondientes) y otro rango de velocidades más largas (empalme directo con salida de secundario de caja de cambios, por ejemplo).
Enlace de la imagen
ENLACE CAJA DE TRANSFERENCIA SUZUKI --> FUNCIONAMIENTO
Transmisión 4x4 permanente o integral
Ferguson o diferencial/acoplador viscoso por discos:
Este sistema ha sido explicado justo en el apartado superior y puede contribuir al reparto central bloqueando ambos ejes o complementandolo con un diferencial central preferentemente.
Repartidor Torsen en tracción 4x4:
También lo hemos explicado anteriormente (como diferencial) y hay que resaltar que su funcionamiento es casi identico y dando uno de los mejores resultados, pero en este caso se emplea para unir eje delantero y trasero y repartir giro y par entre ellos:
A continuación un esquema básico e importante donde se puede ver claramente que sistemas pueden compatibilizarse y cuales al ser lo mismo no pueden tiner dicha compatibilidad:
NUEVO SISTEMA INTEGRAL DE AUDI: " SISTEMA DE DIFERENCIAL CENTRAL CON CORONA AUTOBLOCANTE Y DE PAR VECTORIAL o DIFERENCIAL AUTOBLOCANTE CON ENGRANAJES DE CORONA"
Este sistema transmite en línea recta un par repartido a un 60% al eje trasero y un 40% al eje delantero, aunque no es el sistema más rápido si resulta ser más eficaz que ninguno en lo que respecta a la seguridad. Esto sucede porque según las necesidades el el vehículo en combinación con otros sitemas (ESP, UCE, etc.). acaba repartiendo la tracción a las cuatro ruedas.
En el interior del nuevo diferencial central giran dos engranajes de corona que deben su nombre al diseño en forma de corona del dentado. El engranaje de corona delantero dirige el eje de salida hacia el diferencial delantero, mientras que el trasero conduce el eje de transmisión hacia el diferencial del eje trasero. Una ambiciosa estructura facilita la conexión. El diseño del nuevo grupo de transmisión pesa aproximadamente 3 kilogramos menos que el anterior.
Los engranajes de corona engranan con cuatro piñones giratorios dispuestos entre sí en ángulo recto y accionados por la carcasa del diferencial, es decir, por el eje de salida de la transmisión.
En condiciones normales de conducción, los dos engranajes de corona giran a la misma velocidad que la carcasa. Dada su especial geometría, tienen efectos de palanca desiguales. Normalmente, un 60 por ciento del par motor se envía al diferencial trasero y un 40 por ciento hacia el delantero. Si los pares motores se modifican debido a que un eje pierde agarre, en el interior del diferencial se generan diferentes velocidades y fuerzas axiales, lo que provoca que los paquetes de discos se compriman. El efecto autoblocante producido dirige la mayor parte del par motor al eje con la mejor tracción; hasta un 85 por ciento puede fluir hacia la parte posterior. En el caso contrario, cuando el eje trasero tiene menos agarre, se da el mismo proceso pero a la inversa; en este caso, hasta un 70 por ciento del par motor se desvía hacia el eje delantero.
Con este rango de distribución extremadamente variable del par motor, el diferencial central con engranajes de corona supera a sus predecesores: el agarre mejora aún más. La redistribución de las fuerzas se produce sin retardo y es absolutamente homogénea. El principio de funcionamiento mecánico garantiza la máxima eficiencia y una respuesta inmediata. Otros aspectos positivos del diferencial con engranajes de corona son su carácter compacto y su reducido peso, que con 4,8 kilogramos es aproximadamente 2 kilogramos más ligero que la unidad anterior.
enlace de AUDI
Transmisión 4x4 insertable o acoplable automáticamente
HALDEX:
Este sistema se basa en una tración principalmente delantera transfiriendo par al eje trasero (es decir, repartiendo par entre eje delantero y trasero) cuando sea necesario.
El sistema está compuesto de una parte mecánica y otra hidráulicas combinadas y gestionadas electrónicamente.
El sistema se basa en una carcasa unida al eje de entrada (árbol de transmisión procedente de la caja de cambios) junto con un disco "leva". La carcasa lleva unidos unos discos de fricción alternos a otros que van unidos por un estriado al eje de salida.
En línea recta el giro es equilibrado en ambos ejes, pero el sistema comienza a funcionar cuando hay una diferencia importante de giro entre el eje de entrada y de salida, de manera que el disco por su forma, presiona unos émbolos (con ayuda de un disco que los protege y unos rodillos que evitan la fricción directa), y los deja salir. Estos émbolos generan presión hidráulica como si fueran una bomba, y dicha presión se dirige, a través de unas vávulas de seguridad, hacia otros émbolos (también protegidos y con otros rodillos) que lo que hacen es presionar más o menos los discos entre sí según las necesidades. Que haya más o menos presión lo regula una válvula reguladora de presión que según esas necesidades está abierta, parcialmente abierta o cerrada.
Este sistema se ayuda del resto de sistemas del vehículo (ABS, centralita motor, etc.) para proporcionar un par proporcional a las cirncusntancias.
X-Drive
Este sistema de BMW es hasta unas 10 veces más rápido que el sisetma visto justo anteriormente, se basa en una tracción trasera, acoplando la delantera en función de las necesidades, gestionado todo electrónicamente Hay distintas versiones al igual que en el Haldex pero su funcionamiento en sí es el mismo.
Consta, a la altura de la caja de cambios ( parecido a las cajas tranferencia), de una cadena o piñones que unen árbol que va aleje trasero y árbol que va al eje denantero; un sistema de discos de fricción que bloquean la rueda libre de piñon (piñón-piñón, o piñón-cadena) que están regulados por un motor eléctrico gestionado electrónicamente.
El sistema de discos de fricción según la versión puede ser de forma parecida regulando también el motor el grado de traspaso de par al eje delantero según las necesidades de la marcha, dando preferencia a la tracción trasera o repartiendo el par si fuera necesario entre ambos ejes ( sobre un 40% delantero y un 60% trasero).
HALDEX:
Este sistema se basa en una tración principalmente delantera transfiriendo par al eje trasero (es decir, repartiendo par entre eje delantero y trasero) cuando sea necesario.
El sistema está compuesto de una parte mecánica y otra hidráulicas combinadas y gestionadas electrónicamente.
El sistema se basa en una carcasa unida al eje de entrada (árbol de transmisión procedente de la caja de cambios) junto con un disco "leva". La carcasa lleva unidos unos discos de fricción alternos a otros que van unidos por un estriado al eje de salida.
En línea recta el giro es equilibrado en ambos ejes, pero el sistema comienza a funcionar cuando hay una diferencia importante de giro entre el eje de entrada y de salida, de manera que el disco por su forma, presiona unos émbolos (con ayuda de un disco que los protege y unos rodillos que evitan la fricción directa), y los deja salir. Estos émbolos generan presión hidráulica como si fueran una bomba, y dicha presión se dirige, a través de unas vávulas de seguridad, hacia otros émbolos (también protegidos y con otros rodillos) que lo que hacen es presionar más o menos los discos entre sí según las necesidades. Que haya más o menos presión lo regula una válvula reguladora de presión que según esas necesidades está abierta, parcialmente abierta o cerrada.
Este sistema se ayuda del resto de sistemas del vehículo (ABS, centralita motor, etc.) para proporcionar un par proporcional a las cirncusntancias.
X-Drive
Este sistema de BMW es hasta unas 10 veces más rápido que el sisetma visto justo anteriormente, se basa en una tracción trasera, acoplando la delantera en función de las necesidades, gestionado todo electrónicamente Hay distintas versiones al igual que en el Haldex pero su funcionamiento en sí es el mismo.
Consta, a la altura de la caja de cambios ( parecido a las cajas tranferencia), de una cadena o piñones que unen árbol que va aleje trasero y árbol que va al eje denantero; un sistema de discos de fricción que bloquean la rueda libre de piñon (piñón-piñón, o piñón-cadena) que están regulados por un motor eléctrico gestionado electrónicamente.
El sistema de discos de fricción según la versión puede ser de forma parecida regulando también el motor el grado de traspaso de par al eje delantero según las necesidades de la marcha, dando preferencia a la tracción trasera o repartiendo el par si fuera necesario entre ambos ejes ( sobre un 40% delantero y un 60% trasero).
Este sistema engloba al resto de sistemas del vehículo (ABS, centralita motor, etc.) que influyen en la estabilidad del vehículo, para elegir el tipo de tracción necesaria en cada momento.
La tracción 4x4 integral se va imponiendo por sus cualidades y rapidez de adaptabilidad junto con el resto de sistemas.
Viscomatic
El sistema Viscomatic de Alfa Romeo se basa en una combinación de viscoacoplador y tren epicicloidal haciendo un conjunto que da bastante buen resultado.
Este sistema de acoplamiento gestionado electrónicamente se suele colocar junto caja manual y diferncial central normal y en eje trasero un diferencial Torsen (configuración del grupo Fiat).
1,2 y 3 - Grupo epicicloidal.
2 - Satélites
3 - Solar
4 - Disco exterior
5 - Disco interior
4 y 5 - Acoplamiento viscoso.
6 - Pistón de mando hidráulico.
7 - Mecanismo de enganche del acoplamiento.
8 - Árbol de entrada.
Este sistema fue el primero de sus características y es bastante completo. Une las cualidades de un viscoacoplador gestionado electronicamente con un doble tren epiciclodial, lo que hace que el sistema funcione con la tracción delantera en situaciones normales (recta y curva) pero bajo condiciones difíciles realiza un reparto de par entre los dos ejes de manera equilibrada (traspaso de par al eje trasero). La peculiaridad de este sistema, es que podemos desacoplarlo mecánicamente a nuestra voluntad.
Diagrama de funcionamiento:
A parte de todo lo visto hasta aquí, existen muchos otros sitemas que siguen combinando los anteriores, que incluso los cambian de posición y que los mejorar e intercalan sistemas mecánicos a estos con idea de adaptarlos a determinadas circunstancias. La mejor manera de profundizar en este campo como en cualquier otro es hacerlo por uno mismo.
Un sistema parecido al anterior pero sin acoplamiento viscoso se emplea por ejemplo en Mazda (CX-7), actuando solo ruedas delanteras en general salvo en pérdidas de tracción en las que las cuatro ruedas actúan. Aparentenmente, la diferencia estriba en que el control es electrónico, seguramente (según muestra la figura) cuando hay pérdida de tracción se activa el sistema multidiscos quedando acoplados estos al disco dentado de salida hacia el diferencial. Este es un acoplamiento de control electrónico del vehículo.
Enlace2
Si no tuviese control electrónico funcionaria como una fergson con su lentitud correspondiente.
También en Honda emplean un sistema de este tipo tal y como vemos en la figura, aunque en esta figura se ve más claramente. Más o menos podemos apreciar que al activarse y acoplarse los discos entre si se comunican todos los discos de entrada a través de la carcasa con los discos dentados de salida, y de esta manera pasan de estar desacoplados los ejes a estar acoplados:
OTRO NUEVO SISTEMA DE TRACCIÓN QUE PARTE DE LOS ANTERIORES
También, mejorando y usando los sistemas anteriores, la marca Nissan (incluyendo la anterior entrada), en la actualidad ha desarrollado un sistema bastante eficaz, su nuevo sistema 4x4 con par vectorial, y su funcionamiento parte de los sistemas acoplables automáticamente pero con diferencias notables.
Se basa en una tracción delantera que bajo determinadas circunstacias es capaz de repartir el par motor entre los dos ejes del vehículo (siempre tiene un mínimo de un 50% de par en eje delantero) y sobre todo entre las dos ruedas del eje trasero del vehículo adaptandose a las circunstancias. Para lograr esto combina logicamente gran parte de los sistemas del vehículo y los integra para que funcionen al unisono.
Acontinuación se ve mucho más claro (y más sencillo) el funcionamiento con respecto a los dos sistemas inmediatamente anteiores.
Imagenes en recto, baja adherencia ene eje delantero, curva cerrada a izquierda, curva a derecha, momento en el que se está repartiendo el par en un adelantamiento o cambio de carril y tración en las cuatro ruedas.
El sistema tiene un diferencial trasero que posee dos sistemas multidiscos que controlan cada una de las ruedas de forma independiente uno de otro, de manera que según se necesite los discos se activan (gestión electrónica) y transmiten parte de la tracción delantera a la trasera repartiendo entre los dos ejes, o por decirlo de otra forma cuando se necesita "roba" parte de la tración delantera y trasnfiere a cada una de las ruedas traseras individualmente (un porcentaje) o a la par.
SISTEMA DE CAJA DE TRANSMISIÓN DE PAR DELANTERA DIRECTA DESDE EL CIGÜEÑAL
Este sistema ha sido disñeado por Ferrari aumentando la rapidez de reacción con respecto a otros en un 30% y con el que se consigue tener normalmente una tracción trasera con diferencial controlado electrónicamente y cuando las condiciones lo requieran la caja de transferencia delantera transmite por medio de un sistema multidiscos de fricción parte de la tracción al eje delantero. Parte de los discos tarnsmiten el giro del cigüeñal, otros están unidos al giro de la rueda y el resto que se alterna están unidos a la carcasa para poner en contacto giro del motor directamente con el eje trasero. Este sistema es accionado electronicamente en concordancia con el resto de sistemas del vehículo, para adaptarse a todas las conidciones que se puedan presentar.
OTROS SISTEMAS DE TRACCIÓN A LAS 4 RUEDAS:
En el mundo hay casi tantas invenciones como ideas, y si nos extendemos según esto nos topamos con sistemas como el siguiente, en el cual la concepción tradicional que tenemos de la tracción se rompe.
SISTEMA T-BOX de JEEP
JEEP HURRICANE
Para entender este sistema podemos decir que su estructura basica es como las dos ruedas izquierdas fueran un eje y las dos derechas otro. Aunque en línea recta y en curvas sencillas su comportamiento es igual que otros vehículos 4x4, en el caso de este vehículo por su configuración de transmisión de par, es capaz de girar las 4 ruedas indendientemente, esto hace que el vehículo pueda tomar curvas completamente cerradas o girar sobre su mismo eje.
Como se puede ver en la imagen cosnta de dos motores, uno delantero y otro trasero, consta de dos direcciones (delantera y trasera) y posee tres diferenciales (central, izquierdo y derecho).
En este vehículo prototipo el conductor puede seleccionar que tipo de configuración desea para las ruedas sin problema de tracción gracias a los diferenciales (giro inverso a cada lado si es necesario) y a sus direcciones eléctricas que controlan independientemente (según la selección del conductor).
Dirección de las 4 ruedas en un mismo sentido para salvar obstáculos.
Todo dirigido para curvaso giros muy cerrados
Tracción normal con dirección en parte delantera
Posición rotatoria
Giro sobre el mismo eje del vehículo
Todo dirigido para curvaso giros muy cerrados
Tracción normal con dirección en parte delantera
Posición rotatoria
Giro sobre el mismo eje del vehículo
ALGO DE HISTORIA:
Con la carrocería modificada de un Audi Coupé y un motor de cinco cilindros turboalimentado de 200 CV, el Audi quattro presentado en 1980 supuso toda una revolución: jamás un deportivo de calle había demostrado unas cualidades dinámicas semejantes. Y desde ese mismo momento Audi tuvo claro que el sistema quattro no sería exclusivo de sus futuros modelos deportivos, sino que sus turismos se distinguirían de la competencia siempre que la motricidad fuese un límite para la estabilidad.
El sistema de tracción total quattro dominó en las pistas de rallyes ganando cuatro campeonatos mundiales sucesivos entre 1982 y 1984, y estableció registros históricos en la mítica subida al Pikes Peak, hasta que tras la abolición de los ya legendarios Grupo B el equipo oficial de la fábrica se volcó en los circuitos permanentes de alta velocidad. La tracción total permanente quattro mostró de nuevo su superioridad también sobre el asfalto, desde la victoria en el campeonato norteamericano TrasAm de 1988 hasta el año 1996, en el que el Audi A4 quattro Superturismo venció en los siete campeonatos nacionales de turismos que disputó ese año.
Desde el primer quattro, Audi ha ido desarrollando toda una gama de automóviles de calle con tracción a las cuatro ruedas, utilizando siempre la tecnología en aras de la seguridad, la eficacia y el placer de conducción. Así, el rudimentario pero eficaz sistema del primer quattro, con tres diferenciales libres —el central y el trasero bloqueables— dio paso en 1987 a la utilización de una configuración con un mecanismo Torsen de engranajes helicoidales en el diferencial central. Con la aparición del V8 en 1988, y posteriormente en el A8, empezó a utilizarse el embrague multidisco con control electrónico junto a un Torsen trasero (o dos diferenciales Torsen, uno central y otro trasero, en la versión con cambio manual), hasta que en 1994 se implantó la configuración más utilizada en casi toda la gama, un Torsen central con diferenciales libres delante y detrás, y el sistema de control de tracción haciendo las veces de autoblocante.
Llegaron nuevos lanzamientos, con la entrada en segmentos en los que la marca de los cuatro aros no había tenido representación. Y aun así, Audi siguió fiel a la tracción total quattro en toda la gama, adaptando el sistema quattro a los requisitos de cada nuevo automóvil. Para los Audi A3 y Audi TT, con motor en posición transversal en vez de longitudinal, se aprovechan las ventajas del sistema de embrague Haldex con control electrónico. En el primer SUV de la marca, el Q7, se montó por primera vez un diferencial central asimétrico. El último S4 ha estrenado un diferencial activo que eleva las cotas de eficacia a límites nunca antes alcanzado en un coche de calle, y para el R8 se ha desarrollado una opción con un acoplamiento viscoso que garantiza la máxima deportividad.
De cara al futuro Audi sigue pensando en la tracción quattro como la mejor solución para ofrecer emoción, seguridad de conducción y un comportamiento dinámico inigualable. Y así lo demuestra en su último concept-car, el Audi e-tron, un deportivo eléctrico en el que la tracción quattro cobra una nueva dimensión. Al utilizar un motor eléctrico independiente en cada rueda, el Audi e-tron se aprovecha de lo que los ingenieros de Audi denominan vectorización del par motor, o aceleración selectiva de las ruedas. Con este sistema se controla la dinámica del vehículo haciendo lo propio con la fuerza que cada uno de los cuatro motores eléctricos transmite a cada rueda en cada momento.
En la actualidad, la gama de modelos Audi con tracción total quattro abarca más de 110 distintas versiones con tracción a las cuatro ruedas resultado de combinar este tipo de tracción con diferentes motores, carrocerías y cajas de cambios. Audi ofrece la tracción quattro no sólo en sus modelos más potentes y deportivos, sino que también los clientes que buscan seguridad, eficacia o placer de conducción pueden disfrutar de las ventajas de la tracción total en combinación con motores diesel o con carrocerías descapotables.
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