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El par motor llega lo más habitualmente a las ruedas de uno de los dos ejes del automóvil, son las ruedas motrices, pueden ser las traseras o las delanteras.
Las ruedas no motrices son arrastradas por el desplazamiento del automóvil.
En pisos muy deslizantes, o en circulación fuera de carretera con grandes desigualdades del terreno, la adherencia entre los neumáticos y el piso es insuficiente para que el automóvil pueda avanzar, por la baja adherencia del piso o la escasa fuerza de apoyo de las ruedas sobre el piso al no poder la suspensión hacer la necesaria presión.
En estas circunstancias disponer de cuatro ruedas motrices o transmisión integral aporta ventajas al poder seguir la marcha donde un automóvil con dos ruedas motrices se queda atascado.
Se ha de tener en cuenta que en curva las cuatro ruedas describen arcos de circunferencia de diferente recorrido en el mismo tiempo, por lo que han de girar a velocidades distintas.
El diferencial de los ejes ya lo hace entre sus dos ruedas, y ha de haber algo en la trasmisión 4×4 que haga una función similar entre los ejes.
Las ventajas del 4×4 se utilizaron en principio para vehículos militares, después para trabajos rurales, y con el paso del tiempo fueron derivando a automóviles de ocio que debían ser también adecuados para circular por carretera.
La cuestión es que cuanto más especializado sea un 4×4 para uso extremo fuera de carretera menos cualidades tiene para circular sobre esta, y a la inversa.
Esto ha hecho que se produzca una evolución interesante en los automóviles 4×4, tanto en su apariencia exterior como en su tecnología, hasta el punto que, en general, se valora más la imagen exterior que sus capacidades para sacar partido a la transmisión integral, que en muchos casos no la lleva.
Concepto de 4×4
Imágenes 22.1, 22.2 y 22.3
El par motor ha de llegar al menos a dos ruedas para que se desplace el automóvil, son las ruedas motrices.
Pueden ser las traseras, propulsión (tracción trasera), las delanteras, tracción (delantera) o las 4, transmisión integral o 4×4.
El par que llega a las ruedas motrices se aplica sobre la huella y por la adherencia del neumático se produce el desplazamiento al girar la rueda.
Propulsión (tracción trasera) imagen 22.1
- Son las ruedas traseras las que reciben el par motor desde el diferencial.
- En recta y con buena adherencia la velocidad de las dos ruedas traseras motrices es la misma.
Tracción (delantera) imagen 22.2
- En este caso las ruedas delanteras son las que reciben el par motor desde el diferencial.
- En recta y con buena adherencia las dos ruedas motrices delanteras giran a igual velocidad.
Transmisión integral (4×4) imagen 22.3
- Con este sistema el par motor llega a las cuatro ruedas, por lo que cada una recibe la mitad de par que con dos ruedas motrices.
- De este reparto del par entre las cuatro ruedas derivan las ventajas del 4×4.
- En recta con buena adherencia las cuatro ruedas giran a la misma velocidad, en curva el diferencial de cada eje adapta la velocidad de sus ruedas, pero también se ha de adaptar la velocidad de cada eje pues han de ser diferentes en curva, y es aquí donde se han de aportar soluciones, como se va a ir viendo en este capítulo.
Relación entre el par en rueda y la adherencia; tracción, propulsión y 4×4
El par que reciben las ruedas con 4×4 es la mitad que con dos ruedas motrices, lo que en determinadas circunstancias es beneficioso.
Se va a citar frecuentemente al diferencial y sus funciones, se explicó en el capítulo 17. Caja de cambios y transmisión.
Propulsión (tracción trasera) imágenes 22.4
- Las ruedas traseras reciben el par motor.
- Debajo de cada rueda motriz trasera se ve el círculo de adherencia entre el neumático y el suelo, y la fuerza motriz (par).
- La rueda trasera derecha pasa por una zona más deslizante y el par supera el círculo de adherencia lo que implica que el diferencial envíe a esta rueda el par del motor y el automóvil no avance.
- La implantación de este coche es motor delantero longitudinal y propulsión, se aprecia el diferencial en el eje trasero.
Tracción (delantera) imágenes 22.5
- Las ruedas delanteras reciben el par motor.
- Bajo cada rueda motriz se ve el círculo de adherencia entre el neumático y el suelo, y la fuerza motriz (par).
- La rueda delantera izquierda pasa por una zona más deslizante y el par supera el círculo de adherencia lo que implica que el diferencial envíe a esta rueda el par del motor y el automóvil no avance.
- En este coche el motor es longitudinal delantero por detrás del eje y tracción (delantera), se ve que en el eje delantero está el diferencial, dentro de la caja de cambios.
Transmisión integral (4×4) imágenes 22.6
- El par motor llega a las cuatro ruedas.
- Debajo de cada una de las cuatro ruedas motrices se representa su círculo de adherencia neumático – suelo, y las cuatro fuerzas del par que es la mitad que con dos ruedas motrices, propulsión o tracción.
Imagen 22.7
- Se han comparado las tres opciones de ruedas motrices en recta, en curva aparecen particularidades que se han de solventar.
- En el coche con 4×4 los diferenciales de cada eje, trasero DT y delantero DD reciben el par motor y la velocidad, pero la forma de repartir este par y la velocidad a cada árbol de transmisión, delantero ATD y trasero ATT se ha de coordinar, para lo que se aplica alguna de las posibles tecnologías que se van a explicar en el sistema de distribución 4×4 D4 que se ve en la imagen 22.7.
4×4 en recta y curva
Imagen 22.8
- En recta los dos árboles de transmisión delantero ATD y trasero ATT que parten del distribuidor 4×4 D4 giran a la misma velocidad y las dos ruedas de cada eje también.
- En principio no hay problemas para circular con automóviles 4×4 sobre piso adherente.
- Se ve en esta imagen con el automóvil circulando en recta el distribuidor 4×4 D4, los árboles de transmisión delantero ATD, trasero ATT, un diferencial en cada eje, delantero DD y trasero DT.
Imagen 22.9
- En curva los dos árboles de transmisión ATD y ATT del automóvil 4×4 siguen girando a la misma velocidad, pero al estar a distintas distancias cada eje del centro de la curva la velocidad ha de ser diferente, es lo mismo que sucede con las ruedas de cada eje y se compensa con sus diferenciales DD y DT.
- De hecho, una forma de asumir diferentes velocidades para los dos árboles de transmisión en automóviles 4×4 circulando en curvas es utilizar un diferencial central DC, adapta la velocidad entre los árboles de transmisión ATD y ATT y el diferencial de cada eje DD y DT hace lo mismo con sus ruedas.
- Esta solución, que es adecuada para circular con automóviles 4×4 en piso con buena adherencia, tiene sus inconvenientes sobre piso deslizante.
- Si alguna de las cuatro ruedas pasa por zona con baja adherencia, la trasera izquierda en la imagen 22.9, se lleva toda la velocidad del eje VRI por el efecto de su diferencial DT, y el árbol de transmisión trasero ATT se lleva toda la velocidad VAT por efecto del diferencial central DC, limitando poder avanzar en piso deslizante.
- Si el distribuidor 4×4 D4 no es un diferencial y da la misma velocidad a los dos árboles de transmisión, en pisos deslizantes no hay problema, aunque las ruedas giren a velocidades no adecuadas en curvas, pero en piso adherente se producirán daños en los neumáticos y elementos de transmisión al forzar sus velocidades con relación a las que deberían llevar.
- Se han de ofrecer soluciones para contar con las ventajas del 4×4 sin sus inconvenientes.
Tecnologías genéricas 4×4; un eje conectable o permanente con diferencial central bloqueable
Imágenes 22.10
Las tecnologías 4×4 se iniciaron en vehículos militares y también para entornos rurales.
Los dos sistemas 4×4 desarrollados para estos usos son; 4×4 con un eje motriz permanente y el otro conectable por el conductor, coches 1 y 2, y 4×4 permanente con diferencial central bloqueable por el conductor, coches 3 y 4.
Imagen 1 y detalle 1a
- Circula el coche con el eje trasero motriz solamente, el delantero está desacoplado.
- Es para circular por pisos adherentes, con el comportamiento inherente a la propulsión (tracción trasera).
- Se ve la palanca de acoplamiento del eje delantero (4 – 2) en posición desacoplado 2.
Imagen 2 y detalle 2a
- El conductor ha accionado la palanca (4 – 2) acoplando el eje delantero 4, circula el automóvil en 4×4 con igual reparto de velocidad entre los ejes, solamente se ha de utilizar en piso deslizante.
Imagen 3 y detalle 3a
- Dispone la transmisión de diferencial central, por lo que se circula en 4×4 permanentemente.
- Se aprecia una palanca que puede bloquear el diferencial central (DB – DL) en posición desbloqueado DL, diferencial libre.
Imagen 4 y detalle 4a
- El conductor desplaza la palanca (DB – DL) bloqueando el diferencial central DB, que reparte entonces la misma velocidad a los dos ejes.
- Se ha de bloquear solo en piso deslizante.
