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SISTEMAS DE TRACCIÓN (III)

 

autor: jjhv@arpem.com
 

MEJORAS DE LA TRACCIÓN TOTAL

A nadie se le escapa que cuando en un coche existen 4 neumáticos, con unas capacidades, lo lógico seria que se aprovecharán la totalidad de las mismas en todas las circunstancias.

Es fácil deducir que por lógica, la transmisión al suelo de la potencia se debería realizar por lo cuatro puntos de contacto.

Lo cierto es que en el mercado contadas son las marcas que lo ofrece y dentro de estas encontramos diversos métodos de realización, a veces son consideraciones legales ( caso de las carreras) en otras de índole económico.

El objeto de este relato no es justificar el sistema ,donde prácticamente salvo los defectos por pérdida de potencia y mayor gasto de combustible no se aprecian otras desventajas, obteniéndose mejoras tanto en comportamiento ,como en la capacidad de transferir potencia al suelo.

El mandar el par a cada rueda no es en si un problema, pero sí la distribución de este a cada uno de los ejes, así como a cada una de las ruedas.

Si analizamos el por qué de la mejora en la aceleración deberemos considerarla en dos apartados , aceleración en recta y en curva.

Al acelerar se produce una transferencia de peso desde el eje delantero al trasero esto genera que se pueda aportar mas par proporcionalmente al eje trasero que al delantero.

Si el aporte de par es alto, bien por una potencia elevada o por una gran desmultiplicación, puede darse el caso de que estas pierdan el agarre y comiencen a deslizar, con la consiguiente perdida de potencia y de tiempo en la aceleración.

Este mismo efecto se produce en una curva pero agudizado si cabe por el esfuerzo extra del neumático de modificar la dirección del vehículo.

Sin embargo, en este, como en muchos capítulos del vehículo, el termino “mejor” con carácter absoluto no existe. Como bien sabemos el difícil equilibrio que se tiene que alcanzar al igual que en otros campos, debe contemplar distintos factores ,que pueden llevarnos a conclusiones muy diferentes. Solo hay que ver, que no es normal ver modelos con este sistema de tracción; incluso en las categorías deportivas donde la transmisión de esfuerzos por lo elevadas de las potencias es moneda habitual, tampoco se ha optado por el mismo como norma general.

Existe además un problema añadido, que consiste en el momento de cambiar de dirección. El reparto de par a cada rueda debe permitir diferencias de giro entre las mismas, bien entre ruedas de un mismo eje o entre los propios ejes. Para esto se habilitan en los sistemas de transmisión, los diferenciales; los cuales permiten que un eje o rueda gire a mas velocidad que el otro respecto de un mismo régimen de entrada.

De esta forma nace la tracción a 4 ruedas, habilitando 3 diferenciales , uno para cada uno de los trenes y otro central que reparte entre ambos.

La presencia del diferencial central puede suprimirse en caso de todo terrenos , donde la tracción a uno de los ejes no es permanente , ya que se establecerá su uso sólo cuando el resbalamiento del terreno permita las desigualdades de giro, pero no es admisible en un coche para uso exclusivo en firme con buen agarre.

Esta disposición de 3 diferenciales, permite a un vehículo circular con tracción permanente a los dos ejes y representa el sistema mas fácil de tracción total.

Pero un vehículo no siempre esta traccionando, de hecho muchas curvas se abordan sólo con la energía de inercia o frenando, donde el reparto es mas equitativo a las condiciones de agarre( al menos con ABS) . ¿Por qué entonces decimos o podemos decir que un vehículos de tracción a las 4 ruedas es mas estable que uno de tracción a un solo eje?

La respuesta es sencilla, con independencia de si los ejes están traccionando o no, el comportamiento de los coches de tracción total es siempre mejor que su homólogo de tracción a un eje , sólo por la disposición de suspensiones.

Una suspensión cumple varias misiones, y aunque no vamos a analizarla directamente, tenemos que hablar de ellas por la importancia que adopta en la tracción.

La generalidad en los vehículos actuales, consiste a nivel de suspenciones en una mac pherson delantera, con un eje semirigido en la trasera, siendo la solución para la delantera una magnifica adecuación de medios y resultados, por ser una suspensión independiente, barata y efectiva. Aunque las variantes dentro de las mismas llevan a todo lo imaginable, esta permite la trasferencia de par a las ruedas tan necesaria por la generalización de la tracción delantera dentro del automóvil.

La suspensión trasera, salvo casos excepcionales, aunque cada vez más extendidos, se ha solucionado con un eje semirigido, denominándose de múltiples formas semiindependiente, eje torsional.

Abstrayéndonos de la forma y disposición de este, se hace semirigido para evitar los defectos del eje rígido, que aparte de su mayor peso suspendido, comunica las oscilaciones de una de las ruedas a la del lado contrario.

La solución del eje semirigido aligera los elementos móviles, a la vez que suprime los brazos necesarios para transmitir los esfuerzos longitudinales, simplificando enormemente la suspensión y abaratándola, de igual forma que se obtiene un resultado aceptable de comportamiento.

¿Qué sucede para que al añadir una tracción 4 cambie esto?

Cuando los dos ejes deben transferir esfuerzos de aceleración y frenado estos se van a manifestar en los dos sentidos hacia adelante y hacia atrás; además se suma que la posición de la rueda respecto del chasis así como del suelo debe estar mucho mejor controlada, para permitir que los esfuerzos a realizar no se vean afectados por la situación de la misma. Además de necesitar del espacio para alojar el diferencial y árbol de transmisión.

Condicionantes que obligan al diseñador a modificar los esquemas de suspensión, forzándolo a montar suspensiones independientes y de mucho mejor guiado para las ruedas , que es básicamente un requerimiento de funcionamiento para la correcta transmisión de energía al suelo y por tanto un buen funcionamiento del esquema de transmisión o reparto de los diferenciales. Todo lo anterior redunda en un comportamiento mejor de todo el vehículo.

Si nos paramos un rato a examinar los vehículos dotados de tracción 4, veremos como sus esquemas cambian volviéndose totalmente independientes y sofisticados, aunque para determinados vehículos dotados de suspensiones independientes en sus modelos de tracción a un eje, estos cambios no se producen (como sucede en tracciones traseras); pero modelos como el A4, Golf, A3 y Passat por ser los ejemplos mas típicos de tracción 2 o 4, el paso de tracción de 2 a 4 acarrea un cambio en las suspensiones, que lleva emparejado un mejor comportamiento.

De forma que como vemos, la adopción de un tracción total mejora el comportamiento general del coche, en cualquier modo, aceleración frenado e incluso en movimiento inercial.

¿Por qué se precisa de un diferencial central?

Al abordar una curva las ruedas del tren delantero giraran con radio diferente al las del trasero , por llegar estas al cambio de dirección con antelación , si no dispusiéramos de una diferencial entre ambos ejes casos de que la tracción fuera a los dos , el ángulo de giro de la dirección no se vería correspondido por el cambio de dirección, generándose una deslizamiento entre los neumáticos, y acusándose una marcada tendencia a seguir recto.

¿Pero sólo a esto se resume la mejora en estabilidad de montar una tracción total?

Evidentemente aparte de la mejora en suspensiones, la mayor efectividad y aprovechamiento del agarre del neumático, permite acelerar mucho mejor sobre cualquier piso, utilizando la transferencia de peso que se produce al eje trasero para sacar mayor partido del agarre de este, así como beneficiándose del peso del motor y caja sobre el eje delantero.

La ventaja de aprovechar para acelerar la superficie de los cuatro neumáticos, no solo mejoran la cantidad de par que permite pasar al suelo , en el menor tiempo posible ;sino que además permite seguir acelerando en una curva , cuando el agarre es mas precario, por el desplazamiento de peso a un lateral de vehículo , descargando de peso el lado interior del coche.

Si tomamos en consideración un asfalto con baches, cuando una rueda se ve empujada por la inercia del vehículo debe chocar contra el borde del bache ,siendo la inercia la que la obligue a girar; mientras que en un tracción 4X4,este esfuerzo no es consecuencia de un choque y un cambio en la ascensión del neumático; sino que el propio neumático está dotado de la energía de giro que le permite subir el escalón que el bache siendo el contacto mas suave preciso y rápido sobre firme en mal estado.

De estas circunstancia podemos deducir que aparte de la mejora que supone la suspensión (lo cual se nota ya en un uso incluso en marcha inercial), mejoramos la transmisión de par al suelo, que manejando cantidades importantes esta forma de transferirlo genera menores perdidas, lo que redundará en una mejora en los tiempos.

A su vez se obtiene una mejora en las curvas, por disponer de 2 ruedas siempre con máximo agarre (las externas a la curva) y de 2 con un agarre aceptable, permitiendo acelerar mucho antes que con un vehículo dotado de tracción a un eje, incluso en un viraje.

Para aportar este par al suelo a través de las ruedas, se precisa de un elemento que es el diferencial, el cual permite aportar par a cada rueda o a cada eje, mientras que permiten el giro diferenciado de cada uno de ellas para posibilitar el cambio de dirección del coche, lo que implica mayores recorridos de las ruedas mas exteriores.

Cuando la adherencia disminuye, desaparece el par resistente, lo que obliga a la rueda a patinar, necesitando reducir el par que se manda a la misma hasta que se recupere la adherencia de esta para conservar la transmisión al suelo en todo momento.

Comportamiento

El comportamiento de un coche es un duro equilibrio entre cotas de suspensión, reparto de peso, deriva de neumáticos y tracción en los mismos.

Tantos parámetros lo afectan ,que es difícil decir que un vehículo tiene un comportamiento solo apoyándose en alguno de estos.

En cualquier caso el sistema por el que pasa la energía al suelo, también condiciona el comportamiento del mismo, aunque como es lógico solo afectará en el momento de la tracción y en las reducciones, no afectando en movimiento inercial.

De ahí deducimos que la acción de acelerar , frenar o simple movimiento inercial, puede volver a un vehículo sobrevirador o subvirador, incluso para una misma curva y una misma velocidad; de igual modo la perdida de adherencia de uno de los trenes, llevara a una deriva mayor de este modificando a su vez el comportamiento en tal caso.

De esta forma deducimos que al fabricante puede interesarle, aportar mas par a un tren para compensar en un momento determinado un comportamiento subvirador, mediante el deslizamiento del tren trasero. Esto hace que no siempre mantener los ejes perfectamente adheridos al suelo reporten ventajas para el comportamiento del vehículo, aunque si lo harán con las aceleraciones en relación al gasto de combustible...

De ahí que un sistema de tracción sirva para hacer un coche rápido en manos de un conductor normal, pero tal vez lo vuelva torpón cuando se quiere llevar por encima de las posibilidades de la tracción.

De esa manera un torsen, que nos va a permitir una reparto preciso y exacto cuando la transmisión está exenta de deslizamiento, lo volverá poco ágil, si queremos trabajar con cierto deslizamiento.

O por el contrario un esquema con diferenciales controlados, va a permitir no aprovechar todo el agarre en cada neumático, pero sí obtener un comportamiento general mas ágil apoyándose en ligeros deslizamientos del eje trasero que colocan al coche mas rápidamente en determinados trazados.

Esta es la razón por la que no existe la solución perfecta ya que lo ideal para una buena tracción en determinadas circunstancias, no ayuda a su mejor agilidad y viceversa.

De ahí que el control sobre los diferenciales permita llegar a un compromiso para cada circunstancia , en detrimento de un perfecto aprovechamiento de par para cada rueda.

La elección perfecta estará siempre condicionada a cada momento y el fin perseguido teniendo que elegir entre una u otra según para que se destine el vehículo.

 

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  Asesoría técnica (por: JJHV)  
     

 

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