Un vehículo con tracción en las cuatro ruedas , también llamado 4×4 ("cuatro por cuatro") o 4WD , es un sistema de transmisión de dos ejes capaz de proporcionar par a todas sus ruedas simultáneamente. Puede ser permanente o a demanda, y normalmente está conectado a través de una caja de transferencia que proporciona un eje de transmisión de salida adicional y, en muchos casos, gamas de marchas adicionales .
Un vehículo con tracción en las cuatro ruedas con par motor suministrado a ambos ejes se describe como "tracción total" (AWD). Sin embargo, "tracción en las cuatro ruedas" generalmente se refiere a un conjunto de componentes y funciones específicos y a una aplicación todoterreno prevista, lo que generalmente cumple con el uso moderno de la terminología.
Los sistemas de tracción en las cuatro ruedas se desarrollaron en muchos mercados diferentes y se utilizaron en muchas plataformas de vehículos diferentes . No existe un conjunto de terminología universalmente aceptado que describa las diversas arquitecturas y funciones. [1] Los términos utilizados por los distintos fabricantes a menudo reflejan consideraciones de marketing en lugar de ingeniería o diferencias técnicas significativas entre los sistemas. [2] [3] La norma J1952 de SAE International recomienda solo el término "tracción en las cuatro ruedas" con subclasificaciones adicionales que cubren todos los tipos de sistemas AWD/4WD/4x4 que se encuentran en los vehículos de producción. [4]
"Cuatro por cuatro" o "4×4" se utiliza con frecuencia para referirse a una clase de vehículos en general. Sintácticamente, la primera cifra indica el número total de extremos de eje y la segunda indica el número de extremos de eje que reciben energía. En consecuencia, 4×2 significa un vehículo de cuatro ruedas que transmite el par motor a solo dos extremos de eje: los dos delanteros en tracción delantera o los dos traseros en tracción trasera . [5] De manera similar, un vehículo 6×4 tiene tres ejes, dos de los cuales proporcionan par a dos extremos de eje cada uno. Si este vehículo fuera un camión con ruedas traseras duales sobre dos ejes traseros, por lo que en realidad tendría diez ruedas, su configuración aún se formularía como 6x4. Durante la Segunda Guerra Mundial, el ejército de los EE. UU. solía usar espacios y una "X" mayúscula, como "4 X 2" o "6 X 4". [6]
La tracción en las cuatro ruedas (4WD) se refiere a vehículos con dos ejes que proporcionan par a los cuatro extremos de los ejes. En el mercado norteamericano, el término generalmente se refiere a un sistema optimizado para condiciones de conducción todoterreno. [7] El término "4WD" se suele utilizar para vehículos equipados con una caja de transferencia que cambia entre los modos de funcionamiento 2WD y 4WD, ya sea de forma manual o automática. [8]
La tracción total (AWD) era históricamente sinónimo de "tracción en las cuatro ruedas" en vehículos de cuatro ruedas, y tracción en las seis ruedas en los 6×6 , etc., y se utilizaba de esa manera al menos desde la década de 1920. [9] [10] Hoy en día, en América del Norte, el término se aplica tanto a vehículos pesados como a vehículos de pasajeros ligeros. Cuando se hace referencia a vehículos pesados, el término se aplica cada vez más para significar "tracción múltiple permanente" en sistemas de tren de transmisión 2×2 , 4×4, 6×6 u 8×8 que incluyen un diferencial entre los ejes de transmisión delantero y trasero. [11] Esto a menudo se combina con algún tipo de tecnología antideslizante, cada vez más basada en hidráulica, que permite que los diferenciales giren a diferentes velocidades, pero aún así sean capaces de transferir el par de una rueda con poca tracción a una con mejor. Los sistemas AWD típicos funcionan bien en todas las superficies, pero no están pensados para un uso todoterreno más extremo. [11] Cuando se utiliza para describir los sistemas AWD en vehículos de pasajeros ligeros, se refiere a un sistema que aplica torque a las cuatro ruedas (de manera permanente o a pedido) o está orientado a mejorar la tracción y el rendimiento en la carretera (particularmente en condiciones inclementes), en lugar de aplicaciones todoterreno. [7]
Algunos vehículos eléctricos con tracción en las cuatro ruedas utilizan un motor para cada eje, eliminando así un diferencial mecánico entre los ejes delantero y trasero. Un ejemplo de ello es la variante de doble motor del Tesla Model S , que controla electrónicamente la distribución del par entre sus dos motores. [12]
Según la norma internacional SAE J1952, AWD es el término preferido para todos los sistemas descritos anteriormente. La norma subdivide los sistemas AWD en tres categorías. [4]
Los sistemas de tracción total a tiempo parcial requieren la intervención del conductor para acoplar y desacoplar el eje secundario del eje de tracción principal, y estos sistemas no tienen un diferencial central (o dispositivo similar). La definición señala que los sistemas a tiempo parcial pueden tener una autonomía baja.
Los sistemas de tracción integral permanente impulsan los ejes delantero y trasero en todo momento a través de un diferencial central (entre ejes). La distribución del par de ese diferencial puede ser fija o variable según el tipo de diferencial central. Este sistema se puede utilizar en cualquier superficie a cualquier velocidad. La definición no aborda la inclusión o exclusión de una marcha baja.
Los sistemas de tracción total a demanda impulsan el eje secundario a través de un dispositivo de acoplamiento activo o pasivo o "mediante un sistema de propulsión independiente". La norma señala que, en algunos casos, el sistema de propulsión secundario también puede proporcionar la propulsión principal del vehículo. Un ejemplo es un vehículo híbrido con tracción total en el que el eje principal es impulsado por un motor de combustión interna y el eje secundario es impulsado por un motor eléctrico. Cuando el motor de combustión interna está apagado, el eje secundario, impulsado eléctricamente, es el único eje impulsado. Los sistemas a demanda funcionan principalmente con un solo eje propulsado hasta que el segundo eje requiere par. En ese momento, un acoplamiento pasivo o activo envía par al eje secundario.
Además de las clasificaciones primarias anteriores, la norma J1952 señala clasificaciones secundarias que dan como resultado un total de ocho sistemas, designados como:
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Dos ruedas fijadas al mismo eje (pero en extremos opuestos) necesitan girar a diferentes velocidades cuando un vehículo toma una curva. La razón es que la rueda que está ubicada en el lado interior de la curva necesita recorrer menos distancia que la rueda opuesta durante el mismo período de tiempo. Sin embargo, si ambas ruedas están conectadas al mismo eje de transmisión, siempre tienen que girar a la misma velocidad relativa entre sí. Al tomar una curva, esto obliga a una de las ruedas a patinar, si es posible, para equilibrar la distancia aparente recorrida, o crea un rebote de la rueda incómodo y mecánicamente estresante. Para evitar esto, se permite que las ruedas giren a diferentes velocidades utilizando un diferencial mecánico o hidráulico . Esto permite que un eje de transmisión accione de forma independiente dos ejes de salida, ejes que van desde el diferencial hasta la rueda, a diferentes velocidades.
El diferencial hace esto distribuyendo la fuerza angular (en forma de par ) de manera uniforme, mientras distribuye la velocidad angular (velocidad de giro) de manera que el promedio de los dos ejes de salida sea igual al del engranaje de anillo del diferencial . Cuando se acciona, cada eje requiere un diferencial para distribuir la potencia entre los lados izquierdo y derecho. Cuando la potencia se distribuye a las cuatro ruedas, se puede utilizar un tercer diferencial o "central" para distribuir la potencia entre los ejes delantero y trasero.
El sistema descrito se maneja muy bien, ya que es capaz de adaptarse a varias fuerzas de movimiento y distribuir la potencia de manera uniforme y suave, lo que hace que el deslizamiento sea poco probable. Sin embargo, una vez que patina, la recuperación es difícil. Si la rueda delantera izquierda de un vehículo 4WD patina en una zona helada de la carretera, por ejemplo, la rueda que patina gira más rápido que las otras ruedas debido a la menor tracción en esa rueda. Como un diferencial aplica el mismo par a cada semieje, la potencia se reduce en las otras ruedas, incluso si tienen buena tracción. Este problema puede ocurrir tanto en vehículos 2WD como 4WD, siempre que una rueda motriz se coloque en una superficie con poca tracción o se levante del suelo. El diseño simplista funciona aceptablemente bien para vehículos 2WD. Es mucho menos aceptable para vehículos 4WD, porque los vehículos 4WD tienen el doble de ruedas con las que pueden perder tracción, lo que aumenta la probabilidad de que pueda suceder. Los vehículos 4WD también pueden ser más propensos a circular en superficies con tracción reducida. Sin embargo, como el torque se divide entre cuatro ruedas en lugar de dos, cada rueda recibe aproximadamente la mitad del torque de un vehículo 2WD, lo que reduce la posibilidad de deslizamiento de las ruedas.
Muchos diferenciales no tienen forma de limitar la cantidad de potencia del motor que se envía a los ejes de salida acoplados. Como resultado, si un neumático pierde tracción al acelerar, ya sea por una situación de baja tracción (por ejemplo, al conducir sobre grava o hielo) o si la potencia del motor supera la tracción disponible, el neumático que no patina recibe poca o ninguna potencia del motor. En situaciones de muy baja tracción, esto puede impedir que el vehículo se mueva. Para superar esto, varios diseños de diferenciales pueden limitar la cantidad de deslizamiento (estos se denominan diferenciales de "deslizamiento limitado") o bloquear temporalmente los dos ejes de salida para garantizar que la potencia del motor llegue a todas las ruedas motrices por igual.
Los diferenciales de bloqueo funcionan bloqueando temporalmente los ejes de salida de un diferencial, lo que hace que todas las ruedas giren al mismo ritmo y proporcionen par en caso de deslizamiento. Esto se utiliza generalmente para el diferencial central, que distribuye la potencia entre los ejes delantero y trasero. Si bien un tren de transmisión que hace girar todas las ruedas por igual normalmente le daría problemas al conductor y provocaría problemas de manejo, esto no es un problema cuando las ruedas patinan.
Los dos diferenciales de bloqueo instalados de fábrica más comunes utilizan un embrague multidisco controlado por computadora o una unidad de acoplamiento viscoso para unir los ejes, mientras que otros diferenciales se usan más comúnmente en vehículos todoterreno que generalmente usan dispositivos de bloqueo operados manualmente. En el embrague multidisco, la computadora del vehículo detecta el deslizamiento y bloquea los ejes, lo que provoca una pequeña sacudida cuando se activa, que puede molestar al conductor o causar una pérdida de tracción adicional. En los diferenciales de acoplamiento viscoso, la tensión de corte de las altas diferencias de velocidad del eje hace que un fluido dilatante en el diferencial se vuelva sólido, uniendo los dos ejes. Este diseño sufre degradación del fluido con el tiempo y un comportamiento de bloqueo exponencial . [ cita requerida ] Algunos diseños utilizan engranajes para crear una pequeña diferencia rotacional que acelera la transferencia de torque.
Un tercer método para limitar el deslizamiento es el diferencial Torsen , que permite que los ejes de salida reciban diferentes cantidades de par. Este diseño no proporciona tracción cuando una rueda gira libremente, donde no existe par, pero proporciona un manejo excelente en situaciones menos extremas. [ cita requerida ] Un diferencial Torsen II típico puede entregar hasta el doble de par al lado de alta tracción antes de que se exceda la tracción en el lado de baja tracción.
Una innovación bastante reciente en los automóviles es el control electrónico de tracción . Normalmente, utiliza el sistema de frenado de un vehículo para frenar una rueda que gira. Esta desaceleración forzada emula la función de un diferencial de deslizamiento limitado y, al utilizar los frenos de forma más agresiva para garantizar que las ruedas se muevan a la misma velocidad, también puede emular un diferencial de bloqueo. Esta técnica normalmente requiere sensores de rueda para detectar cuándo una rueda está patinando y solo se activa cuando se detecta un deslizamiento de la rueda. Por lo tanto, normalmente no existe ningún mecanismo para evitar activamente el deslizamiento de las ruedas (es decir, no es posible bloquear el diferencial antes de que patine la rueda); en cambio, el sistema está diseñado para permitir expresamente que se produzca el deslizamiento de la rueda y luego intentar enviar par a las ruedas con la mejor tracción. Si evitar el deslizamiento de las cuatro ruedas es un requisito, este es un diseño limitante.
La arquitectura de un sistema AWD/4WD se puede describir mostrando sus posibles modos de funcionamiento. [1] Un solo vehículo puede tener la capacidad de funcionar en múltiples modos según la selección del conductor. Los diferentes modos son:
Además de estos modos básicos, algunas implementaciones pueden combinar estos modos. El sistema podría tener un embrague en el diferencial central, por ejemplo, capaz de modular el par del eje delantero desde un modo de tiempo completo con la división de par de 30:70 del diferencial central hasta la división de par de 0:100 del modo 2WD.
En 1893, antes del establecimiento de la industria automotriz moderna en Gran Bretaña, el ingeniero inglés Bramah Joseph Diplock patentó un sistema de tracción en las cuatro ruedas [13] para un motor de tracción a vapor , que incluía dirección en las cuatro ruedas y tres diferenciales , que se construyó posteriormente. El desarrollo también incorporó el sistema de ruedas Pedrail de Bramah en lo que fue uno de los primeros automóviles con tracción en las cuatro ruedas en mostrar una capacidad intencional para viajar en superficies de carreteras desafiantes. Surgió de la idea previa de Bramagh de desarrollar un motor que redujera la cantidad de daños a las carreteras públicas.
Ferdinand Porsche diseñó y construyó un vehículo eléctrico de tracción a las cuatro ruedas para la fábrica de coches Kuk Hofwagenfabrik Ludwig Lohner & Co. en Viena en 1899, que se presentó al público durante la Exposición Universal de 1900 en París. El vehículo era un coche híbrido en serie que utilizaba un motor eléctrico en cada rueda, alimentado por baterías, que a su vez se cargaban mediante un generador con motor de gasolina. [14] [15] Era torpemente pesado y, debido a su inusual condición, al llamado Lohner-Porsche no se le suele dar el crédito de ser el primer automóvil con tracción a las cuatro ruedas.
El primer automóvil con tracción en las cuatro ruedas del mundo impulsado directamente por un motor de combustión interna, y el primero con un diseño de motor delantero y tracción en las cuatro ruedas , fue el holandés Spyker 60 HP, encargado para la carrera París-Madrid de 1903, fue presentado ese año por los hermanos Jacobus y Hendrik-Jan Spijker de Ámsterdam . [16] [17] El automóvil deportivo de dos asientos contaba con tracción en las cuatro ruedas permanente y también fue el primer automóvil equipado con un motor de seis cilindros, así como con frenos en las cuatro ruedas. Más tarde se utilizó como un corredor de subida de colinas y ahora se exhibe en el Museo Louwman (el antiguo Museo Nacional del Automóvil) en La Haya , Países Bajos. [18]
Los primeros diseños de tracción en las cuatro ruedas en Estados Unidos surgieron de la Twyford Motor Car Company .
El Museo Reynolds-Alberta tiene un vehículo con tracción en las cuatro ruedas, llamado " Michigan ", del año 1905, guardado en un depósito sin restaurar.
Los primeros vehículos con tracción en las cuatro ruedas que entraron en producción en masa fueron construidos por (lo que se convirtió en) la American Four Wheel Drive Auto Company (FWD) de Wisconsin , fundada en 1908. [19] (no debe confundirse con el término "FWD" como acrónimo de tracción delantera )
Junto con el Nash Quad de 1 1 ⁄ 2 y 2 toneladas (ver más abajo), el Modelo B FWD de 3 toneladas se convirtió en un camión militar estándar con tracción en las cuatro ruedas para el Ejército de los EE. UU. en la Primera Guerra Mundial. Se construyeron unos 16.000 camiones Modelo B FWD para los ejércitos británico y estadounidense durante la Primera Guerra Mundial, aproximadamente la mitad por FWD y el resto por otros fabricantes autorizados. Solo alrededor del 20% de los camiones construidos eran con tracción en las cuatro ruedas, pero los 4x4 estaban más a menudo en las líneas del frente. [20] [21]
Entre 1913 y 1919 se fabricaron alrededor de 11 500 de los camiones Jeffery / Nash Quad para un uso similar. El Quad no solo venía con tracción en las cuatro ruedas y frenos en las cuatro ruedas, sino que también contaba con dirección en las cuatro ruedas. [21] El Quad fue uno de los primeros vehículos con tracción en las cuatro ruedas que se fabricaron con éxito, y su producción continuó durante 15 años con un total de 41 674 unidades fabricadas en 1928. [22]
Daimler-Benz también tiene una historia en el campo de la tracción a las cuatro ruedas. Después de que Daimler Motoren Gesellschaft construyera un vehículo con tracción a las cuatro ruedas llamado Dernburg-Wagen , también equipado con dirección en las cuatro ruedas , en 1907, que fue utilizado por el funcionario colonial alemán Bernhard Dernburg en Namibia , Mercedes y BMW introdujeron en 1926 algunos vehículos con tracción a las cuatro ruedas bastante sofisticados, el G1, el G4 y el G4 siguientes. Mercedes y BMW los desarrollaron aún más en 1937.
La empresa estadounidense Marmon-Herrington fue fundada en 1931 para atender un mercado en expansión de vehículos con tracción en las cuatro ruedas a precios moderados. Marmon-Herrington se especializó en la conversión de camiones Ford a tracción en las cuatro ruedas y tuvo un comienzo exitoso al conseguir contratos para camiones de reabastecimiento de combustible para aviones militares y comerciales, chasis 4x4 para remolcar armamento ligero y un pedido de la empresa de oleoductos iraquí para los camiones más grandes construidos en ese momento. [23]
Los primeros Marmon-Herrington demostraron ser la excepción a la regla: los automóviles y camiones 4x4 desarrollados en la década de 1930 se construyeron principalmente para gobiernos, con aplicaciones bélicas (futuras) en mente.
Dodge desarrolló su primer camión con tracción en las cuatro ruedas en 1934: un vehículo militar.+1 ⁄ 2 tonelada designada K-39-X-4 (EE. UU.), de la cual se construyeron 796 unidades para el ejército de EE. UU. en varias configuraciones. [24] Timken suministró ejes delanteros y cajas de transferencia, que se agregaron para militarizar un camión civil. La caja de transferencia de Timken fue el primerdiseño a tiempo parcial , [25] que permitió al conductor activar o desactivar la tracción en las cuatro ruedas mediante una palanca dentro de la cabina. [26] [27] A pesar de los limitados presupuestos militares estadounidenses de la década de 1930, el camión de 1934 fue tan querido que se creó un modelo más moderno+Se desarrolló un camión de 1 ⁄ 2 tonelada y se produjeron 1.700 camiones RF-40-X-4(USA) en 1938 y 292 TF-40-X-4(USA) en 1939. [28] [24]
A partir de 1936, la empresa japonesa Tokyu Kurogane Kogyo construyó aproximadamente 4.700 roadsters con tracción en las cuatro ruedas, llamados vehículos de reconocimiento Kurogane Type 95 , utilizados por el Ejército Imperial Japonés desde 1937 hasta 1944, durante la Segunda Guerra Sino-Japonesa . Se fabricaron tres estilos de carrocería diferentes: un roadster de dos puertas, una camioneta de dos puertas y un faetón de cuatro puertas, todos equipados con una caja de transferencia que acoplaba las ruedas delanteras, impulsados por un motor OHV V-twin de dos cilindros y 1,3 litros, refrigerado por aire. [29]
El Mercedes-Benz G5 y el BMW 325 4x4 de 1937 contaban con tracción integral permanente, dirección en las cuatro ruedas, tres diferenciales bloqueables y suspensión totalmente independiente. Se fabricaron debido a la demanda gubernamental de un vehículo de pasajeros con tracción en las cuatro ruedas. Los Geländewagen modernos, como el Mercedes-Benz Clase G, aún conservan algunos de los atributos, con la excepción de la suspensión totalmente independiente, ya que puede comprometer la distancia al suelo. El Unimog también es resultado de la tecnología 4x4 de Mercedes.
El primer vehículo con tracción en las cuatro ruedas producido en Rusia, también en parte para uso civil, fue el GAZ-61 , desarrollado en la Unión Soviética en 1938. "Uso civil" puede ser un nombre poco apropiado, ya que la mayoría, si no todos, fueron utilizados por el gobierno y el ejército soviéticos (como vehículos de mando), pero la versión GAZ-61-73 es el primer vehículo con tracción en las cuatro ruedas con una carrocería sedán cerrada normal . Elementos del chasis se utilizaron en vehículos militares posteriores, como el GAZ-64 de 1940 y el GAZ-67 de 1943 , así como el GAZ-69 de posguerra y el GAZ-M-72 propiamente civil, basado en el GAZ-20 "Victoria" de tracción trasera y construido entre 1955 y 1958. La vida civil soviética no permitió la proliferación de productos civiles como el Jeep en América del Norte, pero durante la década de 1960, la tecnología de los vehículos 4x4 soviéticos se mantuvo a la par con los modelos británicos, alemanes y estadounidenses, incluso superándolos en algunos aspectos, y para fines militares se desarrolló, produjo y utilizó de manera igualmente activa.
Hasta que los vehículos "para cualquier lugar" fueron necesarios para el ejército a gran escala, los vehículos con tracción en las cuatro ruedas y tracción total no habían encontrado su lugar. El Jeep de la Segunda Guerra Mundial , desarrollado originalmente por American Bantam , pero producido en masa por Willys y Ford, se convirtió en el vehículo con tracción en las cuatro ruedas más conocido del mundo durante la guerra. [30] La serie estadounidense Dodge WC y las variantes 4x4 Chevrolet G506 también se produjeron por cientos de miles, así como los camiones Canadian Military Pattern , de los cuales los 4x4 eran, con mucho, los más frecuentes de sus diversas configuraciones de transmisión. En total, América del Norte fabricó alrededor de 1+1 ⁄ 2 millón de vehículos 4x4 durante la guerra, [31] [32] [33]
La disponibilidad de ciertos componentes críticos, como las cajas de transferencia y, especialmente, las juntas homocinéticas, afectó el desarrollo. Aunque no se utilizaban mucho en vehículos comerciales, todos los vehículos con tracción en las cuatro ruedas los necesitaban; y utilizaban dos o tres veces más ejes motrices, lo que significaba que había que cortar más engranajes para todos los diferenciales. Producidos hasta la guerra por unas pocas empresas especializadas con capacidad limitada, a partir de la primavera de 1942, Ford, Dodge y Chevrolet se unieron para fabricarlos en una cantidad más de cien veces mayor que en 1939. [34]
Aunque Rusia ya tenía su propio vehículo tipo jeep (el GAZ-64) en funcionamiento en 1940, un año antes que el jeep estadounidense, en los primeros años de la guerra dependía en gran medida de los vehículos de préstamo y arriendo proporcionados por los aliados occidentales. En 1943, lanzó una versión más desarrollada: el GAZ-67 .
Por el contrario, el equivalente más cercano al jeep de las potencias del Eje , el VW Kübelwagen , del que solo se construyeron unas 50.000 unidades, aunque estaba equipado con bujes de pórtico , solo tenía tracción trasera.
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Willys introdujo el modelo CJ-2A en 1945, el primer vehículo de tracción en las cuatro ruedas de producción completa que se vendió en el mercado general. Debido al éxito omnipresente del Jeep en la Segunda Guerra Mundial, su robusto utilitarismo marcó el patrón para muchos vehículos de tracción en las cuatro ruedas que vendrían después. [35] Dodge también comenzó la producción de las camionetas civiles 4WD Power Wagon , para el año modelo 1946. Tanto el Willys como el Dodge se desarrollaron directamente a partir de sus predecesores de la Segunda Guerra Mundial.
El Land Rover , con su forma cuadrada y también con motor de cuatro cilindros en línea, apareció en el Salón del Automóvil de Ámsterdam en 1948. Originalmente concebido como un producto provisional para la empresa de automóviles Rover, que estaba en problemas, a pesar de la falta crónica de inversiones, tuvo mucho más éxito que sus automóviles de pasajeros. Inspirado en un Willys MB (el omnipresente "jeep" de la Segunda Guerra Mundial) que se utilizaba con frecuencia fuera de carretera en la granja del ingeniero jefe Maurice Wilks , Land Rover desarrolló en la década de 1970 el Range Rover 4WD de lujo, más refinado pero aún capaz de realizar todoterrenos .
Con la adquisición del nombre "Jeep" en 1950, Willys había acaparado la marca. Su sucesor, Kaiser Jeep , presentó un revolucionario familiar 4WD llamado Wagoneer en 1963. No solo era técnicamente innovador, con suspensión delantera independiente y la primera transmisión automática acoplada a 4WD, sino que también estaba equipado y terminado como un automóvil de pasajeros normal. [36] En efecto, fue el antepasado del SUV moderno . El Super Wagoneer de lujo con motor V8 de AMC o Buick producido entre 1966 y 1969 elevó el listón aún más.
Jensen aplicó el sistema de tracción integral permanente Fórmula Ferguson (FF) a 318 unidades de su Jensen FF construidas entre 1966 y 1971, lo que marcó la primera vez que se utilizó 4WD en un auto deportivo GT de producción. [37] Si bien la mayoría de los sistemas 4WD dividen el torque de manera uniforme, el Jensen dividió el torque aproximadamente en un 40 % adelante y un 60 % atrás al adaptar la parte delantera y trasera en diferentes relaciones.
American Motors Corporation (AMC) adquirió la división Jeep de Kaiser en 1970 y rápidamente actualizó y amplió toda la línea de vehículos todoterreno 4x4. Con su mayor capacidad de circulación, el Grand Wagoneer de tamaño completo de gama alta siguió compitiendo con los coches de lujo tradicionales . [38] Fabricado parcialmente a mano, se mantuvo relativamente sin cambios durante su producción hasta 1991, incluso después de la compra de AMC por parte de Chrysler .
Subaru introdujo en 1972 el Leone , un vehículo familiar compacto y económico que ampliaba su categoría y que no podía activarse sobre pavimento seco. En septiembre, AMC introdujo el sistema de tracción integral permanente Quadra Trac para los modelos Jeep Cherokee y Wagoneer de 1973. [39] Gracias a la tracción integral permanente, que evitaba que el conductor tuviera que bajarse para bloquear los ejes y seleccionar manualmente entre los modos 2WD y 4WD, dominó a todas las demás marcas en la competición de rally de la FIA. Gene Henderson y Ken Pogue ganaron el campeonato Press-on-Regardless Rally de la FIA con un Jeep equipado con Quadra Trac en 1972. [40]
American Motors introdujo el innovador Eagle para el año modelo 1980. [41] Estos fueron los primeros automóviles estadounidenses de producción en masa en utilizar el sistema completo de tracción en las cuatro ruedas con motor delantero. [42] El AMC Eagle se ofreció como sedán , cupé y familiar con modelos de pasajeros con tracción total automática permanente. Los nuevos Eagles combinaron la tecnología Jeep con una plataforma de automóviles de pasajeros AMC existente y probada . Marcaron el comienzo de una categoría de producto completamente nueva de "sport-utility" o SUV crossover . Los Eagles de AMC vinieron con la comodidad y las comodidades de alto nivel esperadas de los modelos de pasajeros regulares y utilizaron la tecnología todoterreno para un margen adicional de seguridad y tracción. [43]
El diferencial central de fluido viscoso y espeso del Eagle proporcionaba una transferencia de potencia silenciosa y suave que se dirigía proporcionalmente al eje con mayor tracción. Se trataba de un sistema de funcionamiento permanente que funcionaba únicamente con tracción en las cuatro ruedas sin desgaste excesivo de los componentes de la suspensión o la transmisión. No se utilizaba la marcha baja en la caja de transferencia. Este se convirtió en el precursor de los diseños que siguieron de otros fabricantes. [44] La prensa automovilística de la época probó la tracción del Eagle y la describió como muy superior a la del Subaru y que podía superar a muchos de los denominados vehículos todoterreno. La revista Four Wheeler concluyó que el AMC Eagle era "el comienzo de una nueva generación de coches". [45]
Los Eagles eran populares (particularmente en la zona de nieve ), tenían capacidad de remolque y venían en varios niveles de equipamiento, incluidos los acabados deportivo y de lujo. Se agregaron dos modelos adicionales en 1981, el subcompacto SX/4 y Kammback. También se pusieron a disposición una transmisión manual y una función de desconexión del eje delantero para una mayor economía de combustible. Durante 1981 y 1982, se agregó un convertible único a la línea. La carrocería monocasco del Eagle fue reforzada para la conversión y tenía una barra targa de acero con una sección de techo de fibra de vidrio removible. [46] La camioneta Eagle permaneció en producción durante un año modelo después de que Chrysler adquiriera AMC en 1987. La producción total de AMC Eagle fue de casi 200.000 vehículos.
Audi también presentó un automóvil de carretera con tracción integral permanente, el Audi Quattro , en 1980. El ingeniero de chasis de Audi, Jörg Bensinger , había notado en las pruebas invernales en Finlandia que un vehículo utilizado por el ejército de Alemania Occidental , el Volkswagen Iltis , podía superar a cualquier Audi de alto rendimiento. Propuso desarrollar un automóvil con tracción a las cuatro ruedas que también se utilizaría para rallyes para mejorar la imagen conservadora de Audi. El sistema Audi quattro se convirtió en una característica de los automóviles de producción.
En 1987, Toyota también desarrolló un automóvil construido para competir en campañas de rally. [47] Se produjo un número limitado de vehículos especiales de homologación FIA Celica GT-Four (conocido como Toyota Celica All-Trac Turbo en América del Norte) para carretera. El sistema All-Trac estuvo posteriormente disponible en los modelos de producción en serie Toyota Camry , Toyota Corolla y Toyota Previa .
Algunos de los primeros automóviles con tracción en las cuatro ruedas y motor central fueron los diversos automóviles de rally legales para carretera fabricados para la homologación del Grupo B , como el Ford RS200 fabricado entre 1984 y 1986. En 1989, el fabricante de nicho Panther Westwinds creó un automóvil con tracción en las cuatro ruedas y motor central, el Panther Solo 2 .
En los Estados Unidos, a finales de 2013, los vehículos con tracción total representaban el 32% de las ventas de vehículos ligeros nuevos, un 5% más que en 2008. [48] Esto se debe en gran parte a la popularidad de los crossover . [48] La mayoría de los crossovers ofrecen la popular tecnología, a pesar de que aumenta el precio del vehículo y el consumo de combustible. [49] Los fabricantes de automóviles han inundado a los consumidores con marketing que proclama la tracción total como una característica de seguridad, aunque la ventaja de la tracción total sobre la tracción delantera se produce en la aceleración, no en el frenado o la dirección. [50] Las pruebas han demostrado que, aunque la tracción total proporciona una aceleración mejorada en condiciones invernales, no ayuda con el frenado. [51]
En 2008, Nissan presentó el GT-R con un transeje montado en la parte trasera . El sistema AWD requiere dos ejes de transmisión , un eje principal desde el motor hasta el transeje y el diferencial y un segundo eje de transmisión desde el transeje hasta las ruedas delanteras. [52]
A Spyker se le atribuye la construcción y el uso del primer coche de carreras con tracción en las cuatro ruedas, el Spyker 60 HP en 1903. [53] [17]
Bugatti creó un total de tres autos de carreras con tracción en las cuatro ruedas, el Type 53 , en 1932, pero los autos eran conocidos por su pobre manejo .
Miller produjo el primer automóvil 4x4 que calificó para la Indianápolis 500, el Miller Gulf Special de 1938.
Ferguson Research Ltd. construyó el monoplaza de Fórmula 1 P99 con motor delantero que, de hecho, ganó una carrera no perteneciente al Campeonato Mundial con Stirling Moss en 1961. En 1968, el equipo Lotus corrió con coches en la Indy 500 y tres años más tarde en la Fórmula 1 con el Lotus 56 , que tenía motores de turbina y tracción en las cuatro ruedas, así como el Lotus 63 4WD de 1969 que tenía el motor Ford Cosworth V8 de 3 litros estándar. Matra también corrió con un MS84 similar, y McLaren inscribió su M9A en el Gran Premio de Gran Bretaña , mientras que los fabricantes de motores Cosworth produjeron su propia versión, que se probó pero nunca compitió. Todos estos coches de Fórmula 1 se consideraron inferiores a sus homólogos de tracción trasera, ya que la llegada de la carga aerodinámica significaba que se podía obtener una tracción adecuada de una manera más ligera y mecánicamente más eficiente, y la idea se interrumpió, aunque Lotus lo intentó repetidamente.
Nissan y Audi tuvieron éxito con la tracción total en las carreras de carretera con la llegada del Nissan Skyline GT-R en 1989. El éxito del coche fue tal que dominó el circuito japonés durante los primeros años de producción, y luego consiguió victorias más importantes e impresionantes en Australia antes de que las penalizaciones de peso acabaran prohibiendo de facto el coche. La victoria más controvertida fue la obtenida en el Gran Premio de Macao de 1990 , donde el coche lideró de principio a fin. El dominio de Audi en la Serie Trans-Am en 1988 fue igualmente controvertido, ya que condujo a una penalización de peso a mitad de temporada y a una revisión de las reglas que prohibían todos los coches con tracción total; su dominio en Super Touring acabó llevando a la FIA a prohibir el sistema de tracción total en 1998.
Las nuevas regulaciones de las 24 Horas de Le Mans de 2011 pueden revivir los sistemas AWD/4WD en las carreras de ruta, aunque dichos sistemas solo están permitidos en los nuevos prototipos de Le Mans con motor híbrido . [54] Un ejemplo es el Audi R18 e-tron quattro (ganador de la carrera de 2012 , el primer híbrido/4WD en ganar Le Mans), que utiliza un motor eléctrico en el eje delantero con el motor de gasolina en el trasero. [55]
Los camiones de servicio mediano y pesado han adoptado recientemente transmisiones 4×4; las camionetas de servicio mediano 4×4 se volvieron comunes después de que Ford comenzó a vender camionetas Ford Super Duty . Estas camionetas compartían muchas piezas entre las de servicio liviano y mediano, lo que reducía los costos de producción. El eje delantero Dana 60 se usa tanto en camionetas Super Duty de servicio mediano como de servicio liviano. Además, las tres grandes compañías comparten/comparten piezas entre ellas, lo que reduce los costos. El Dana S 110 se usa actualmente para la tracción trasera, en las camionetas de servicio mediano de Ford y Ram. El Dana 110 también se usó en las 4×4 de General Motors . Ram Trucks comenzó a vender camionetas de servicio mediano, 4×4 y 4×2, en 2008. General Motors vendió una 4×4 para los años modelo 2005-2009.
Volvo introdujo la retroexcavadora con tracción en las cuatro ruedas modelo 646 en 1977. [56] Case Corporation siguió su ejemplo en los EE. UU. en 1987. [ cita requerida ]
En términos de ingeniería, "tracción en las cuatro ruedas" designa un vehículo con potencia distribuida en los cuatro extremos de las ruedas, repartidos en al menos dos ejes. El término "4×4" (pronunciado cuatro por cuatro ) se utilizaba para describir los vehículos militares norteamericanos con tracción en las cuatro ruedas ya en la década de 1940, [57] donde el primer número indicaba el número de extremos de las ruedas del vehículo y el segundo el número de ruedas motrices.
Los camiones con neumáticos dobles en el eje trasero y dos ejes motrices se designan como 4×4 a pesar de tener seis ruedas, porque las ruedas traseras emparejadas se comportan como una sola rueda para fines de tracción y clasificación. Los vehículos 6×6 verdaderos , que tienen tres ejes motrices, se clasifican como 6×6 independientemente de cuántas ruedas tengan. Ejemplos de estos con dos ejes traseros y uno delantero son el Pinzgauer de seis ruedas, que es popular entre las fuerzas de defensa de todo el mundo, y el GMC CCKW de 10 ruedas que se hizo famoso por el Ejército de los EE. UU. en la Segunda Guerra Mundial.
El término " vehículo de cuatro ruedas " se aplica a los vehículos todo terreno y no debe confundirse con el de tracción en las cuatro ruedas. El "cuatro" en este caso se refiere al vehículo que tiene cuatro ruedas, no necesariamente todas motrices.
En 1958, el fabricante de automóviles francés Citroën, motivado por la necesidad de contar con un vehículo todoterreno sencillo y económico para la exploración petrolífera en el norte de África, desarrolló el 2CV Sahara. A diferencia de otros vehículos 4x4, que utilizan una caja de transferencia convencional para impulsar los ejes delantero y trasero, el Sahara tenía dos motores, cada uno de los cuales impulsaba independientemente un eje separado, con el motor trasero orientado hacia atrás. Los dos aceleradores, embragues y mecanismos de cambio de marchas podían conectarse, de modo que los dos motores de 12 hp (9 kW) y 425 cc (26 pulgadas cúbicas) podían funcionar juntos, o podían separarse y el automóvil podía ser impulsado únicamente por uno de los dos motores. Combinado con dos tanques de combustible y dos baterías (que podían configurarse para hacer funcionar uno o ambos motores), la redundancia de dos trenes de transmisión separados significaba que podían regresar a la civilización incluso después de fallas mecánicas importantes. Solo se construyeron alrededor de 700 de estos automóviles, y solo se sabe que existen 27 en la actualidad. [58]
A mediados de los años 60, BMC experimentó con un Mini Moke bimotor (conocido como "Twini Moke"), pero nunca lo puso en producción. Esto aprovechó la disposición del "grupo de potencia" del Mini , con un motor transversal y la caja de cambios en el cárter del motor . Simplemente colocando una segunda unidad de motor/caja de cambios en la parte trasera, se podía producir un sistema 4x4 rudimentario. Los primeros prototipos tenían palancas de cambios y sistemas de embrague separados para cada motor. Las versiones posteriores enviadas para evaluación por el ejército británico tenían sistemas conectados más fáciles de usar.
En 1965, AJM Chadwick patentó un sistema 4WD, GB 1113068, que utilizaba ruedas hemisféricas para un vehículo todoterreno. Veinte años después, BTE Warne patentó, GB 2172558, una mejora del diseño de Chadwick que no utilizaba conjuntos de engranajes diferenciales. Al utilizar ruedas casi esféricas con la posibilidad de inclinar y girar cada rueda de forma coordinada, las ruedas motrices mantienen una tracción constante. Además, todas las ruedas motrices giran y, como no es necesario emparejar las ruedas, es posible tener vehículos con un número impar de ruedas sin afectar la integridad del sistema. La desaceleración progresiva es posible cambiando dinámicamente las relaciones de diámetro efectivo de las ruedas delanteras y traseras.
Suzuki Motors presentó el Suzuki Escudo Pikes Peak Edition en 1996. Las versiones anteriores de Suzuki tenían dos motores; a partir de 1996, el motor es un V6 de 2.0 L con doble turbocompresor, acoplado a una transmisión manual secuencial de seis velocidades.
Nissan Motors ha desarrollado un sistema denominado E-4WD , pensado para coches que normalmente son de tracción delantera, pero que en la parte trasera son propulsados por motores eléctricos. Este sistema fue introducido en algunas variantes del Nissan Cube y del Tiida . (Es similar al sistema utilizado en el Ford Escape Hybrid AWD. [59] )
La división Jeep de Chrysler presentó el concepto Jeep Hurricane , un vehículo bimotor de 670 hp (500 kW) en el Salón Internacional del Automóvil de Norteamérica de 2005 en Detroit. Este vehículo tiene una capacidad única de "arrastre de cangrejo", que le permite girar 360° en el mismo lugar. Esto se logra impulsando las ruedas izquierdas como un par y las ruedas derechas como un par, en lugar de impulsar los pares delanteros y traseros. Una caja de cambios central permite que un lado se mueva en la dirección opuesta al otro. También tiene dos motores Hemi V8.
Algunos vehículos híbridos, como el Lexus RX400h, proporcionan potencia a un sistema de tracción total a través de un par de motores eléctricos, uno para las ruedas delanteras y otro para las traseras. En el caso de la versión del modelo AWD del Lexus RX400h (y su homólogo de la marca Toyota, el híbrido Harrier ), las ruedas delanteras también pueden recibir potencia directamente del motor de gasolina del vehículo, así como a través de los motores eléctricos, mientras que las ruedas traseras obtienen potencia solo del segundo motor eléctrico. La transferencia de potencia se gestiona automáticamente mediante la electrónica interna en función de las condiciones y la necesidad de tracción, lo que lo convierte en un sistema de tracción total.
El sistema 4RM utilizado en el Ferrari FF y Purosangue es único en el sentido de que tiene un transeje trasero con un transeje delantero secundario conectado directamente al motor. El automóvil funciona principalmente como un vehículo de tracción trasera. Los embragues en el transeje delantero se activan cuando las ruedas traseras patinan. La tracción a las ruedas delanteras se transmite a través de dos paquetes de embrague infinitamente variables que pueden "deslizarse" para proporcionar las velocidades de rueda requeridas. El transeje delantero tiene tres marchas, dos hacia adelante y hacia atrás. Las dos marchas hacia adelante de la transmisión delantera coinciden con las cuatro marchas hacia adelante inferiores de la transmisión trasera. No se utiliza en marchas superiores. La conexión entre esta caja de cambios y cada rueda delantera se realiza a través de embragues independientes de tipo Haldex, sin diferencial. Debido a la diferencia de relaciones, los embragues patinan continuamente y solo transmiten, como máximo, el 20% del par del motor. [60]
Los sistemas anteriores que terminan en "#" funcionan utilizando selectivamente el sistema de control de tracción (a través del ABS) para frenar una rueda que patina.
Nota: todo lo anterior funciona como 2WD cuando el acoplamiento de embrague multidisco no está acoplado (con excepción de los modelos Subaru), y como 4WD de gama alta en un sistema 4WD a tiempo parcial cuando el embrague está acoplado (normalmente por ordenador, aunque algunos permiten el control manual). Algunos de esta categoría tienen distintos grados de control en la distribución del par entre la parte delantera y trasera al permitir que algunos de los embragues de un acoplamiento de embrague multidisco se acoplen y patinen en cantidades variables. Un ejemplo de un sistema como este es el sistema BorgWarner i-Trac (TM). Nota: la lista de coches basados en Haldex Traction se creó a partir de la lista del sitio web corporativo de Haldex Traction: Haldex Cars. Una versión del sistema BorgWarner ITM3e se utiliza en los Porsche 911TT de 2006 en adelante. El Borg-Warner ITM 3e también se utiliza en el Hyundai Santa Fe de 2006 en adelante y el Hyundai Tucson . En los Hyundai, el ITM 3e actúa como un sistema de tracción integral permanente con una distribución normal del par de 95:5. En condiciones extremas, el sistema se puede bloquear en una distribución 50:50 mediante el botón 4WD LOCK.
Se trata de vehículos que no tienen diferencial central. Como no hay diferencial central que permita diferencias de velocidad entre las ruedas delanteras y traseras al girar, debe producirse un pequeño deslizamiento de los neumáticos durante los giros. Cuando se utilizan en superficies resbaladizas, esto no es un problema, pero cuando se gira sobre pavimento seco, los neumáticos se agarran, luego se ven obligados a deslizarse, luego a agarrarse de nuevo, y así sucesivamente, hasta que se completa el giro. Esto hace que el vehículo presente una sensación de "salto" o "atascamiento". No se recomienda utilizar un sistema de tracción en las cuatro ruedas a tiempo parcial activado en una superficie dura, ya que con el tiempo se producen daños en la línea de transmisión. Las cajas de transferencia a tiempo parcial son la caja de transferencia estándar de la industria para el mercado de camionetas 4x4. Cualquier otra caja de transferencia puede considerarse más robusta, sin embargo, más piezas móviles y complejidad pueden, a veces, hacer que otras cajas de transferencia sean menos duraderas.
Musk dijo que la mayor eficiencia se debe al sistema electrónico que cambiará la potencia entre los motores delantero y trasero de un milisegundo al siguiente, de modo que cada uno esté siempre funcionando en su punto más eficiente.
Se convirtió en un vehículo famoso en todo el mundo y se menciona en la mayoría de las historias.
