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Biblioteca de la Universidad Complutense de Madrid

Lunes, 1 de marzo de 2021

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La evolución de los 4X4

Si hace una década y media, el propietario de un automóvil con tracción en las cuatro ruedas se consideraba un conquistador casi incondicional de las carreteras, recientemente, al hablar de automóviles con tracción en las cuatro ruedas, o 4x4 han cobrado notoriedad debido a las últimas nevadas acaecidas en gran parte de España, en las que estos vehículos han sido esenciales.

 

 

La tracción a las cuatro ruedas ha permitido importantes rescates durante esta semana, y hay que decir que los amortiguadores 4x4 Profender España han demostrado que están ahí cuando se les necesita. Es posible que en estos días se haya producido el mayor despliegue de la colección de amortiguadores 4x4 Profender, y han estado, sin duda, a la altura de las circunstancias. 

Cualquier entusiasta de los automóviles dirá que un automóvil con una disposición de ruedas 4x4 sería una opción ideal para asaltar una carretera cubierta de nieve o para superar un camino de tierra enfangado. Y cuando se conduce por una carretera asfaltada en un otoño lluvioso y resbaladizo, el conductor que conduce un automóvil con tracción en las cuatro ruedas se sentirá mucho más seguro. Sin embargo, ya unos metros después de superar el tramo nevado de la carretera, o el coche salga del camino de tierra resbaladizo hacia la carretera asfaltada, el eje motriz adicional solo será la causa de un consumo excesivo de combustible grave.

 

Las ventajas de los autos con tracción en las cuatro ruedas son obvias: estos coches son menos sensibles y caprichosos a la calidad de la superficie debajo de las ruedas, al salir de una carretera pavimentada, un auto con tracción en las cuatro ruedas puede llevar con confianza al conductor y a los pasajeros a su destino, y en una carretera mojada o helada, conservarán una dinámica y capacidad de control decentes.

 

En un esfuerzo por mantener los beneficios de la tracción total sin comprometer el ahorro de combustible del vehículo, la mayoría de los fabricantes de automóviles modernos han recurrido a sistemas electrónicos que funcionan con embragues de placas múltiples que pueden conectar automáticamente el eje de la segunda rueda solo si es necesario.

 

CLASIFICACIÓN DEL SISTEMA DE TRACCIÓN TOTAL

Entre los especialistas, se acostumbra distinguir entre tres tipos de sistemas de tracción total:

 

  • Permanente no desconectable (tiempo completo o 4WD);

  • Conectado electrónicamente (par bajo demanda o AWD);

  • Además, existen sistemas de tracción total con conexión manual (a tiempo parcial).

La transmisión de tracción total, que fue la primera en instalarse en serie en automóviles producidos en serie, se considera el sistema a tiempo parcial. Tal sistema es un dispositivo que conecta rígidamente el eje delantero. Como resultado, las ruedas de ambos ejes se ven obligadas a girar a la misma velocidad. Naturalmente, en este caso, no estamos hablando de instalar un diferencial entre ejes.

 

DIFERENCIAL: ¿QUÉ ES?

Al considerar un dispositivo como diferencial, debe tenerse en cuenta que se trata de un dispositivo mecánico especial que recibe el empuje del eje de transmisión y lo distribuye en la proporción requerida a las ruedas de transmisión. En este caso, la diferencia de velocidad de la rueda se compensa automáticamente. Por tanto, a través del diferencial, el par se dirige a las ruedas motrices, y las propias ruedas tendrán una velocidad angular diferente (diferenciada).

 

Los diferenciales se pueden utilizar para ambos ejes de un vehículo equipado con una transmisión de tracción total. Algunos modelos están equipados con un diferencial que está montado en la caja de transferencia ; una solución de este tipo para la tracción total se clasifica generalmente como sistemas de "tiempo completo".

 

Para comprender por qué un automóvil necesita un diferencial, vale la pena comprender cómo funciona. El caso es que las ruedas de cualquier automóvil tienen la misma velocidad de rotación solo cuando se mueve en la dirección de avance. Tan pronto como el automóvil comienza a girar, cada una de las cuatro ruedas gana una velocidad individual, mientras que ambos ejes comienzan a "competir" en velocidad entre sí. La explicación de este fenómeno será la aparición de su propia trayectoria para cada una de las ruedas, las que están dentro del giro, recorren una distancia más corta que la rueda exterior.

 

Por lo tanto, sin el diferencial, la rueda interior giraría en su lugar al tomar una curva para compensar la rotación de la rueda exterior. En tales condiciones, conducir a alta velocidad sería imposible y no habría necesidad de hablar sobre el manejo del automóvil. La presencia de un diferencial hace posible que los ejes se "alcancen" entre sí de la forma deseada cuando se produce una diferencia en las velocidades de las ruedas.

 

Dispositivo diferencial de eje transversal: al entrar en una esquina, permite que la rueda interior gire más lentamente

SISTEMA DE MEDIO TIEMPO

El sistema de medio tiempo está diseñado sin la instalación de un diferencial central. Dicho dispositivo asume la transferencia de par de un motor en marcha a ambos ejes en la misma cantidad; por lo tanto, ambos ejes giran a la misma velocidad. Evidentemente, para los coches equipados con un sistema de conducción a tiempo parcial, la conducción por carreteras con buen asfalto o pavimento de hormigón está contraindicado, ya que al intentar dar un giro, el conductor provoca la aparición de la diferencia antes descrita en la longitud del camino del puente.

 

Dado que el momento se transmite a lo largo de los ejes en una relación de 50 a 50, cuando se gira el volante, se producirá el deslizamiento de cualquiera de los ejes. Si hay nieve, barro o arena debajo de las ruedas del automóvil (lo que sucede a menudo cuando se viaja a la casa de campo, se hace un picnic o se pesca), una ligera adherencia de las ruedas y la superficie de la carretera prácticamente no causará ningún daño al automóvil. Pero en el caso de maniobrar en una superficie de carretera seca y dura, el deslizamiento resultante afecta negativamente el funcionamiento de la transmisión, provoca un desgaste acelerado de los neumáticos y también reduce la calidad del manejo del automóvil.

 

Por lo tanto, los automóviles equipados con un sistema de tracción total enchufable son buenos para un uso regular en malas condiciones de la carretera o para conquistar las condiciones todoterreno. En este caso, los bloqueos generalmente no son necesarios porque inicialmente un puente estará cableado.

 

Otras ventajas de la solución de tracción total a tiempo parcial son la relativa fiabilidad y simplicidad de todo el diseño: no hay accionamientos eléctricos o mecánicos, ni cerraduras, ni diferenciales. También simplifica el sistema que no hay elementos hidráulicos o neumáticos adicionales. Sin embargo, tal sistema es inconveniente para el uso diario. El uso de un eje de las ruedas delanteras girado permanentemente está plagado de daños al automóvil, y es simplemente un inconveniente encender y apagar constantemente el eje. La lista de modelos de automóviles, cuyo diseño prevé el uso de tiempo parcial, incluye las siguientes marcas y modelos de vehículos: Nissan Patrol de las primeras generaciones, Toyota Land Cruiser 70 , camioneta Mazda BT-50 , Suzuki Jimny, Nissan NP300, Jeep Wrangler y UAZ nacional .

 

TRACCIÓN PERMANENTE A LAS CUATRO RUEDAS

Las características enumeradas y las desventajas del sistema de tracción total enchufable llevaron al desarrollo de un sistema de tracción total conectado permanentemente, libre de tales problemas. Como resultado, los autos con tracción 4WD vieron la luz, en la que todas las ruedas disponibles juegan el papel principal, y también hay un diferencial central libre que le permite liberar potencia "innecesaria" debido al deslizamiento de uno de los satélites de engranajes. Así, el vehículo siempre se conduce con todas las ruedas motrices.

El matiz del mecanismo 4WD es su siguiente característica. Cuando una rueda patina, el diferencial entre ruedas desactiva la segunda rueda de este eje. El segundo par de ruedas funciona de manera similar. Una situación es bastante posible cuando un automóvil con un sistema de tracción 4WD, que ha patinado simultáneamente con las ruedas de ambos ejes, está completamente inmovilizado. Para minimizar la caída en las propiedades todoterreno de los vehículos con tracción en las cuatro ruedas con un sistema 4WD, los desarrolladores instalan al menos un bloqueo de tipo forzado. Como regla general, el diferencial central está bloqueado a la fuerza.

 

Como opción adicional, suelen ofrecer la instalación de un bloqueo de diferencial delantero. Los modelos de vehículos 4WD incluyen vehículos todoterreno como Land Cruiser 100 Prado y Land Cruiser 100, Land Rover Defender y Land Rover Discovery . Pero quizás el modelo más famoso equipado con tracción 4WD sea el Lada Niva .

 

A pesar de todas sus ventajas, el sistema de tracción total conectada permanentemente, lamentablemente, tiene ciertas desventajas. Por lo tanto, en términos de manejo en asfalto y otras carreteras duras, los SUV con ambos ejes motrices están bastante lejos de ser ideales. En situaciones críticas, dicho automóvil intentará salirse de la curva, sin responder a la rotación del volante y presionando el pedal del acelerador correctamente.

 

TRACCIÓN EN LAS CUATRO RUEDAS ENCHUFABLE (AUTOMÁTICA)

El formato crossover moderno, independientemente del tamaño del automóvil, asume la posibilidad de una conexión rápida y a corto plazo de un par adicional de ruedas motrices. Naturalmente, tales conexiones deben realizarse automáticamente, sin la participación del conductor. Para implementar tales soluciones, los diseñadores automotrices comenzaron a usar embragues multiplaca especiales que, si es necesario, conectan las ruedas del eje trasero además de las ruedas delanteras que giran constantemente.

 

El sistema de tracción total realizado de esta manera es mucho más simple que los diseños todoterreno clásicos. No hay caja de transferencia, y solo se proporcionan un par de engranajes de toma de fuerza y ​​un eje de salida cerca del diferencial delantero.

 

Posteriormente, a los desarrolladores se les ocurrió la idea de utilizar diferenciales centrales, equipados además de bloqueo forzado con mecanismos de autobloqueo. Usando varias soluciones (acoplamiento viscoso o diferencial Torsen), los desarrolladores se esforzaron por lograr un único objetivo común: el bloqueo parcial del diferencial central para aumentar la capacidad de control del automóvil, cuando cualquiera de los ejes patinaba, el bloqueo activado no permitía que el diferencial apagara el segundo par de ruedas y el par del motor continuaba. para entrar en ellos. Los automóviles con la versión presentada de la tracción total están marcados con la abreviatura AWD.

 

Sin embargo, los acoplamientos también difieren significativamente entre sí, independientemente de la similitud del principio de conexión de las ruedas del segundo eje. Los ingenieros de la empresa Volkswagen fueron de los primeros en utilizar acoplamientos para sus hatchbacks Golf. Estamos hablando de la transmisión patentada Syncro, donde los embragues instalados no estaban comprimidos, sino que trabajaban en un fluido de silicona que se espesa en condiciones de mayor carga y es capaz de transmitir la rotación de forma independiente. El acoplamiento viscoso presentado era incontrolable y no era capaz de transmitir todo el 100% del par al eje trasero. Además, incluso con deslizamientos bastante cortos, la silicona hirvió, lo que provocó un sobrecalentamiento y la posterior combustión del acoplamiento.

 

Se utilizó un diseño más avanzado en los primeros modelos de Ford Escape. Aquí ya se han utilizado acoplamientos, que se comprimen mediante el trabajo de ranuras y bolas en forma de cuña. Aunque estos embragues funcionaban con mucha más claridad, podían provocar golpes muy agudos y sensibles en el momento de girar.

 

ACOPLAMIENTO HALDEX

La aparición de la primera generación del embrague Haldex a finales de los años 90 del siglo pasado se denomina una especie de revolución entre los embragues utilizados en los sistemas de tracción total. En tal dispositivo, los discos se comprimieron usando un cilindro hidráulico con una bomba para generar presión de aceite. La bomba estaba montada en una de las mitades del acoplamiento, y la transmisión provenía de la otra mitad. Ahora, en el caso de una diferencia en la velocidad de rotación de las ruedas de los ejes delantero y trasero, la presión de compresión aumentó y el embrague se bloqueó. En comparación con los acoplamientos instalados anteriormente, Haldex funcionó muy bien y tuvo un gran éxito.

 

Debe tenerse en cuenta que las tecnologías y los materiales modernos utilizados han hecho posible fabricar un acoplamiento verdaderamente de alta tecnología que se puede mantener en un estado parcialmente conectado sin temor a sobrecalentarse. Así, los fabricantes lograron distribuir el par transmitido a los pares de ruedas a favor del eje trasero, dotando al automóvil de una maniobrabilidad "clásica" y capacidades de tracción total. Teniendo en cuenta la flexibilidad de los algoritmos operativos utilizados y el grado muy profundo de elaboración del diseño de los embragues multidisco utilizados, en el período moderno esta es la solución más popular para organizar una transmisión de tracción total, que es poco probable que sea reemplazada en los próximos años.

 

 

Género al que pertenece la obra: Periodismo literario
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Escritores complutenses 2.0. es un proyecto del Vicerrectorado de Innovación de la Universidad Complutense de Madrid
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