La tracción a las cuatro ruedas , también llamada 4×4 (“cuatro por cuatro”) o 4WD , se refiere a la transmisión de un vehículo de dos ejes capaz de proporcionar torque a todas sus ruedas simultáneamente. Puede ser de tiempo completo o bajo demanda y, por lo general, está vinculado a través de una caja de transferencia que proporciona un eje de salida adicional y, en muchos casos, rangos de engranajes adicionales .
Un vehículo con tracción en las cuatro ruedas con par suministrado a ambos ejes se describe como "tracción total" (AWD). Sin embargo, "tracción en las cuatro ruedas" normalmente se refiere a un conjunto de componentes y funciones específicas y a una aplicación todoterreno prevista, 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 varios fabricantes a menudo reflejan consideraciones de marketing más que de ingeniería o diferencias técnicas significativas entre sistemas. [2] [3] La norma J1952 de SAE International recomienda únicamente el término "tracción total" con subclasificaciones adicionales que cubren todos los tipos de sistemas AWD/4WD/4x4 que se encuentran en 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 están accionados. En consecuencia, se entiende por 4×2 un vehículo de cuatro ruedas que transmite el par motor a sólo dos extremos del 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 torque a dos extremos del eje cada uno. Si este vehículo fuera un camión con ruedas traseras dobles en dos ejes traseros, por lo que en realidad tuviera diez ruedas, su configuración aún se formularía como 6x4. Durante la Segunda Guerra Mundial, el ejército estadounidense normalmente usaba 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 torsión a los cuatro extremos del eje. En el mercado norteamericano, el término generalmente se refiere a un sistema optimizado para condiciones de conducción todoterreno. [7] El término "4WD" generalmente se designa a vehículos equipados con una caja de transferencia que cambia entre los modos de funcionamiento 2WD y 4WD, ya sea manual o automáticamente. [8]
La tracción total (AWD) fue históricamente sinónimo de "tracción en las cuatro ruedas" en los vehículos de cuatro ruedas, y tracción en las seis ruedas en los 6×6 , etc., y se utilizó de esa manera al menos ya en la década de 1920. [9] [10] Hoy en día, en América del Norte, el término se aplica tanto a vehículos pesados como a vehículos ligeros de pasajeros. Cuando se hace referencia a vehículos pesados, el término se aplica cada vez más para referirse a "tracción permanente de múltiples ruedas" en sistemas de transmisión 2×2 , 4×4, 6×6 u 8×8 que incluyen un diferencial entre la parte delantera y trasera. ejes de accionamiento. [11] Esto a menudo se combina con algún tipo de tecnología antideslizante, cada vez más de base 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 diseñados para un uso todoterreno más extremo. [11] Cuando se utiliza para describir sistemas AWD en vehículos de pasajeros livianos, se refiere a un sistema que aplica torque a las cuatro ruedas (permanentemente o bajo demanda) o tiene como objetivo mejorar la tracción y el rendimiento en carretera (particularmente en condiciones inclementes). , en lugar de para aplicaciones todoterreno. [7]
Algunos vehículos eléctricos con tracción total 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 AWD a tiempo parcial requieren la intervención del conductor para acoplar y desacoplar el eje secundario del eje motriz principal, y estos sistemas no tienen un diferencial central (o dispositivo similar). La definición señala que los sistemas a tiempo parcial pueden tener un alcance bajo.
Los sistemas AWD permanentes impulsan los ejes delantero y trasero en todo momento a través de un diferencial central (entre ejes). La división de 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 de gama baja.
Los sistemas AWD bajo 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 primaria del vehículo. Un ejemplo es un vehículo híbrido AWD donde el eje primario 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 bajo demanda funcionan principalmente con un solo eje motor hasta que el segundo eje requiere torque. En ese punto, un acoplamiento pasivo o activo envía torque 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 los extremos opuestos del eje) deben 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 tiempo. Sin embargo, si ambas ruedas están conectadas al mismo eje de transmisión, siempre tienen que girar a la misma velocidad 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 salto de rueda incómodo y mecánicamente estresante. Para evitarlo, se permite que las ruedas giren a diferentes velocidades mediante un diferencial mecánico o hidráulico . Esto permite que un eje de transmisión impulse 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 modo que el promedio de los dos ejes de salida sea igual al de la corona dentada 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 extremadamente bien, ya que es capaz de adaptarse a diversas fuerzas de movimiento y distribuir la potencia de manera uniforme y suave, lo que hace que el deslizamiento sea improbable. Sin embargo, una vez que falla, 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. Dado que 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 sobre una superficie con poca tracción o se levante del suelo. El diseño simplista funciona aceptablemente bien para vehículos 2WD. Es mucho menos aceptable para los vehículos 4WD, porque los vehículos 4WD tienen el doble de ruedas con las que perder tracción, lo que aumenta la probabilidad de que esto suceda. También es más probable que los vehículos 4WD conduzcan en superficies con tracción reducida. Sin embargo, dado que el par se divide entre cuatro ruedas en lugar de dos, cada rueda recibe aproximadamente la mitad del par de un vehículo 2WD, lo que reduce la posibilidad de que las ruedas patinen.
Muchos diferenciales no tienen forma de limitar la cantidad de potencia del motor que se envía a sus ejes de salida adjuntos. Como resultado, si un neumático pierde tracción al acelerar, ya sea debido a una situación de baja tracción (por ejemplo, conducir sobre grava o hielo) o la potencia del motor supera la tracción disponible, el neumático que no patina recibe poca o ninguna potencia del neumático. motor. En situaciones de muy poca tracción, esto puede impedir que el vehículo se mueva. Para superar esto, varios diseños de diferenciales pueden limitar la cantidad de deslizamiento (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, proporcionando torsión en caso de deslizamiento. Generalmente se utiliza para el diferencial central, que distribuye la potencia entre los ejes delantero y trasero. Si bien una transmisión que hace girar todas las ruedas por igual normalmente lucharía contra el conductor y causaría problemas de manejo, esto no es una preocupación cuando las ruedas patinan.
Los dos diferenciales de bloqueo instalados en fábrica más comunes utilizan un embrague multidisco controlado por computadora o una unidad de acoplamiento viscoso para unir los ejes, mientras que otros diferenciales que se usan más comúnmente en vehículos todoterreno generalmente usan dispositivos de bloqueo operados manualmente. En el embrague multidisco, la computadora del vehículo detecta el deslizamiento y bloquea los ejes, provocando una pequeña sacudida cuando se activa, lo que puede molestar al conductor o causar una pérdida adicional de tracción. En los diferenciales de acoplamiento viscoso, la tensión cortante 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 una degradación del fluido con el tiempo y un comportamiento de bloqueo exponencial . [ cita necesaria ] Algunos diseños utilizan engranajes para crear una pequeña diferencia de rotación que acelera la transferencia de torque.
Un tercer enfoque para limitar el deslizamiento lo adopta un diferencial Torsen , que permite que los ejes de salida reciban diferentes cantidades de torque. Este diseño no proporciona tracción cuando una rueda gira libremente, donde no existe par, pero proporciona un excelente manejo en situaciones menos extremas. [ cita necesaria ] Un diferencial Torsen II típico puede entregar hasta el doble de torque 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 . Por lo general, utiliza el sistema de frenos de un vehículo para frenar una rueda que patina. Esta desaceleración forzada emula la función de un diferencial de deslizamiento limitado y, al usar los frenos de manera más agresiva para garantizar que las ruedas se muevan a la misma velocidad, también puede emular un diferencial de bloqueo. Esta técnica normalmente requiere que los sensores de las ruedas detecten cuándo una rueda patina y solo se activa cuando se detecta un deslizamiento de la rueda. Por lo tanto, normalmente no existe ningún mecanismo para prevenir activamente el deslizamiento de las ruedas (es decir, no es posible bloquear el diferencial antes del deslizamiento de las ruedas); más bien, el sistema está diseñado para permitir expresamente que se produzca el deslizamiento de las ruedas y luego intentar enviar par a las ruedas con la mejor tracción. Si es un requisito evitar el deslizamiento de todas las ruedas, 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 operar en múltiples modos dependiendo de 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 a través del diferencial central, por ejemplo, capaz de modular el par del eje delantero desde un modo permanente con una división de par de 30:70 del diferencial central hasta una 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 impulsado por vapor , que incluía dirección en las cuatro ruedas y tres diferenciales , que fue construido 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 que mostró una capacidad intencional para viajar en superficies de carreteras desafiantes. Surgió de la idea previa de Bramagh de desarrollar un motor que reduciría la cantidad de daños en las vías públicas.
Ferdinand Porsche diseñó y construyó un vehículo eléctrico de cuatro ruedas para la kuk Hofwagenfabrik Ludwig Lohner & Co. en Viena en 1899, presentado al público durante la Exposición Mundial de 1900 en París. El vehículo era un automóvil híbrido en serie que utilizaba un motor de cubo eléctrico en cada rueda, alimentado por baterías, que a su vez eran cargadas por un generador de motor de gasolina. [14] [15] Era torpemente pesado y, debido a su estado inusual, al llamado Lohner-Porsche no se le atribuye con frecuencia el mérito de ser el primer automóvil con tracción en las cuatro ruedas.
El primer automóvil del mundo con tracción en las cuatro ruedas propulsado directamente por un motor de combustión interna, y el primero con un diseño de motor delantero y tracción en las cuatro ruedas , fue el Spyker holandés de 60 CV, encargado para la carrera de París a Madrid de 1903. , fue presentado ese año por los hermanos Jacobus y Hendrik-Jan Spijker de Amsterdam . [16] [17] Este deportivo biplaza contaba con tracción permanente a las cuatro ruedas y también fue el primer automóvil equipado con un motor de seis cilindros, así como con frenos en las cuatro ruedas. Posteriormente utilizado como corredor de carreras, ahora es una exhibición en el Museo Louwman (antiguo Museo Nacional del Automóvil) en La Haya , Países Bajos. [18]
Los diseños para la tracción en las cuatro ruedas en Estados Unidos provinieron por primera vez de la Twyford Motor Car Company .
El Museo Reynolds-Alberta tiene un vehículo con tracción en las cuatro ruedas, llamado " Michigan ", de 1905 almacenado 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 una camioneta militar estándar con tracción en las cuatro ruedas para los EE. UU. Ejército en la Primera Guerra Mundial. Se construyeron unos 16.000 camiones FWD Modelo B para los ejércitos británico y estadounidense durante la Primera Guerra Mundial, aproximadamente la mitad por FWD y el resto por otros fabricantes autorizados. Sólo alrededor del 20% de los camiones construidos eran de tracción en las cuatro ruedas, pero los 4x4 estaban más a menudo en primera línea. [20] [21]
Aproximadamente 11.500 de las camionetas Jeffery / Nash Quad se construyeron para un uso similar entre 1913 y 1919. 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 exitosos que se haya fabricado, y su producción continuó durante 15 años con un total de 41,674 unidades fabricadas en 1928. [22]
Daimler-Benz también tiene historia en el sector de la tracción a las cuatro ruedas. Después de que Daimler Motoren Gesellschaft construyera en 1907 un vehículo de tracción total llamado Dernburg-Wagen , también equipado con dirección en las cuatro ruedas , que fue utilizado por el funcionario colonial alemán Bernhard Dernburg en Namibia ; Mercedes y BMW, en 1926, introdujeron algunas unidades de tracción a las cuatro ruedas bastante sofisticadas, seguidas por el G1, el G4 y el G4. Mercedes y BMW desarrollaron esto aún más en 1937.
La American Marmon-Herrington Company se fundó en 1931 para atender a un mercado en crecimiento de vehículos con tracción en las cuatro ruedas de precio moderado. Marmon-Herrington se especializó en convertir 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 4×4 para remolcar armamento ligero y un pedido de la Iraqi Pipeline Company por lo que fueron 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 los gobiernos, con aplicaciones bélicas (futuras) en mente.
Dodge desarrolló su primera camioneta con tracción en las cuatro ruedas en 1934: una militar 1+1 ⁄ 2 toneladas designado K-39-X-4 (EE. UU.), de las cuales 796 unidades fueron construidas para el ejército de EE. UU. en varias configuraciones. [24] Timken suministró ejes delanteros y cajas de transferencia, además de un camión civil militarizado. La caja de transferencia de Timken fue el primer diseño a tiempo parcial , [25] que permitía 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 del 34 gustó tanto que uno más moderno 1+Se desarrolló un camión de 1 ⁄ 2 toneladas y se produjeron 1.700 camiones RF-40-X-4 (EE. UU.) en 1938 y 292 TF-40-X-4 (EE. UU.) 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 Tipo 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 engranaba con las ruedas delanteras, propulsado por un motor de aire de dos cilindros y 1,3 litros. -Motor bicilíndrico en V OHV refrigerado. [29]
El Mercedes-Benz G5 y el BMW 325 4 × 4 de 1937 presentaban tracción total permanente, dirección en las cuatro ruedas, tres diferenciales de bloqueo y suspensión totalmente independiente. Fueron producidos debido a una demanda del gobierno de un vehículo de pasajeros con tracción en las cuatro ruedas. Las modernas series G/Wolf, como el G500 y el G55 AMG, todavía presentan algunos de los atributos, con la excepción de la suspensión totalmente independiente, ya que puede comprometer la distancia al suelo. El Unimog también es fruto 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 y una carrocería sedán cerrada normal . Los 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 la tracción trasera. GAZ-20 "Victory" 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 4×4 soviéticos se mantuvo a la par de los británicos. , alemán y estadounidense, incluso superándolo en algunos aspectos, y con fines militares igualmente desarrollados, producidos y utilizados activamente.
Hasta que los militares necesitaron vehículos "para ir a cualquier parte" a gran escala, los vehículos con tracción en las cuatro ruedas y con 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 a las cuatro ruedas más conocido del mundo durante la guerra. [30] Cientos de miles también produjeron la serie estadounidense Dodge WC y las variantes Chevrolet G506 4x4, así como las camionetas Canadian Military Pattern , de las cuales las 4x4 eran, con diferencia, las más frecuentes entre sus diversas configuraciones de línea motriz. En total, América del Norte construyó alrededor de 1+1 ⁄ 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 de velocidad constante, afectó el desarrollo. Aunque no se usan mucho en vehículos comerciales, todos los vehículos con tracción total [nb 1] los necesitaban; y usarían dos o tres veces la cantidad de ejes motrices, lo que significa más engranajes para cortar 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 100 veces mayor que en 1939. [34]
Aunque Rusia 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 dependieron en gran medida de los vehículos de préstamo y arrendamiento , proporcionados por el gobierno occidental. aliados. En 1943, lanzaron 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 sólo se fabricaron unos 50.000 ejemplares, aunque estaba equipado con bujes de pórtico , sólo tenía tracción trasera.
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Willys presentó el modelo CJ-2A en 1945, el primer vehículo de producción total con tracción en las cuatro ruedas a la venta en el mercado general. Debido al éxito omnipresente del Jeep de la Segunda Guerra Mundial, su robusto utilitarismo marcó el patrón para muchos vehículos con tracción en las cuatro ruedas en el futuro. [35] Pisándole los talones, Dodge también comenzó la producción de las camionetas civiles 4WD Power Wagon , para el año modelo 1946. Tanto el Willys como el Dodge fueron desarrollados directamente a partir de sus predecesores de la Segunda Guerra Mundial.
Igual de cuadrado que el Jeep, y también con motor de cuatro cilindros en línea, el Land Rover apareció en el Salón del Automóvil de Ámsterdam en 1948. Concebido originalmente como un producto provisional para la atribulada compañía automovilística Rover, a pesar de una crónica falta de inversión, tuvo un éxito mucho mejor que su carros pasajeros. Inspirándose en un Willys MB , el omnipresente "jeep" de la Segunda Guerra Mundial, que se utilizaba con frecuencia en todoterrenos en la granja del ingeniero jefe Maurice Wilks , Land Rover desarrolló en los años 1970 el Range Rover 4WD de lujo, más refinado pero aún con capacidad todoterreno .
Con la adquisición del nombre "Jeep" en 1950, Willys había arrinconado la marca. Su sucesor, Kaiser Jeep , presentó en 1963 una revolucionaria camioneta 4x4 llamada Wagoneer . No sólo era técnicamente innovadora, con suspensión delantera independiente y la primera transmisión automática acoplada a 4x4, sino que también estaba equipada y terminada como un automóvil de pasajeros normal. [36] En efecto, fue el antepasado del SUV moderno . El lujoso Super Wagoneer con motor AMC o Buick V8 producido entre 1966 y 1969 elevó el listón aún más.
Jensen aplicó el sistema de tracción total permanente de Fórmula Ferguson (FF) a 318 unidades de su Jensen FF construido entre 1966 y 1971, lo que marcó la primera vez que se utilizó 4WD en un automóvil deportivo GT de producción. [37] Mientras que la mayoría de los sistemas 4WD dividen el par de manera uniforme, el Jensen divide el par aproximadamente un 40% delante y un 60% detrás engranando 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 4x4 todoterreno. Con su mayor aptitud para circular, el Grand Wagoneer de tamaño completo y gama alta continuó compitiendo con los autos de lujo tradicionales . [38] Parcialmente construido a mano, se mantuvo relativamente sin cambios durante su producción hasta 1991, incluso después de la compra de AMC por parte de Chrysler .
Subaru presentó en 1972 el Leone , que ampliaba su categoría, una camioneta compacta y económica con un sistema de tracción en las cuatro ruedas de trabajo liviano y de tiempo parcial que no podía funcionar sobre pavimento seco. En septiembre, AMC presentó Quadra Trac AWD de tiempo completo para los Jeep Cherokee y Wagoneer modelo 1973. [39] Debido al AWD permanente, que liberaba al conductor de tener que salir para bloquear los bujes y tener que seleccionar manualmente entre los modos 2WD y 4WD, dominó todas las demás marcas en la competencia de rallyes de la FIA. Gene Henderson y Ken Pogue ganaron el campeonato FIA Press-on-Regardless Rally con un Jeep equipado con Quadra Trac en 1972. [40]
American Motors presentó el innovador Eagle para el año modelo 1980. [41] Estos fueron los primeros automóviles estadounidenses de producción en masa que utilizaron el sistema completo de tracción en las cuatro ruedas y motor delantero. [42] El AMC Eagle se ofreció como sedán , cupé y camioneta 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 los detalles de alto nivel que se esperan 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 espeso y viscoso del Eagle proporcionaba una transferencia de potencia silenciosa y suave que se dirigía proporcionalmente al eje con mayor tracción. Este era un verdadero sistema de tiempo completo que funcionaba solo con tracción en las cuatro ruedas sin desgaste excesivo en la suspensión o los componentes de la línea motriz. No se utilizó ningún rango bajo en la caja de transferencia. Este se convirtió en el precursor de los diseños posteriores de otros fabricantes. [44] La prensa automovilística de la época probó la tracción del Eagles y la describió como muy superior a la del Subaru y que podía vencer a muchos de los llamados 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 el cinturón de nieve ), tenían capacidad de remolque y venían en varios niveles de equipamiento, incluidos modelos deportivos y de lujo. En 1981 se añadieron dos modelos adicionales, el subcompacto SX/4 y Kammback. También estuvieron disponibles una transmisión manual y una función de desconexión del eje delantero para una mayor economía de combustible. Durante 1981 y 1982, se añadió a la línea un convertible único. 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 extraíble. [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 en 1980 un vehículo de carretera con tracción total permanente, el Audi Quattro . El ingeniero de chasis de Audi, Jörg Bensinger , había observado en las pruebas de invierno en Finlandia que un vehículo utilizado por el ejército de Alemania Occidental , el Volkswagen Iltis , Podría superar a cualquier Audi de altas prestaciones. Propuso desarrollar un coche con tracción en las cuatro ruedas que también se utilizaría en los rallyes para mejorar la imagen conservadora de Audi. El sistema Audi quattro se convirtió en una característica de los coches de producción.
En 1987, Toyota también desarrolló un automóvil diseñado para competir en campañas de rally. [47] Se produjo un número limitado de vehículos especiales de carretera con homologación FIA Celica GT-Four (conocido como Toyota Celica All-Trac Turbo en Norteamérica). El sistema All-Trac estuvo disponible más tarde en los modelos Toyota Camry , Toyota Corolla y Toyota Previa de producción en serie .
Algunos de los primeros automóviles con motor central y tracción en las cuatro ruedas fueron los diversos autos 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 especializado Panther Westwinds creó un automóvil con motor central. tracción total, el Panther Solo 2 .
En Estados Unidos, a finales de 2013, los vehículos AWD representaban el 32% de las ventas de vehículos ligeros nuevos, un aumento del 5% desde 2008. [48] Esto se debe en gran parte a la popularidad del crossover . [48] La mayoría de los crossovers ofrecen la tecnología popular, 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 que la tracción total es una característica de seguridad, aunque la ventaja de la tracción total sobre la tracción delantera se produce al acelerar, no al frenar ni al girar. [50] Las pruebas han demostrado que aunque AWD proporciona una mejor aceleración en condiciones invernales, no ayuda con el frenado. [51]
En 2008, Nissan presentó el GT-R con una transmisión montada en la parte trasera . El sistema AWD requiere dos ejes de transmisión , un eje principal desde el motor hasta la transmisión y el diferencial y un segundo eje de transmisión desde la transmisión hasta las ruedas delanteras. [52]
A Spyker se le atribuye la construcción y la competición 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 coches de carreras con tracción en las cuatro ruedas, el Tipo 53 , en 1932, pero los coches eran conocidos por su mal manejo .
Miller produjo el primer automóvil 4x4 que calificó para las 500 Millas de Indianápolis, el Miller Gulf Special de 1938.
Ferguson Research Ltd. construyó el auto de Fórmula Uno P99 con motor delantero que en realidad ganó una carrera fuera del Campeonato Mundial con Stirling Moss en 1961. En 1968, el equipo Lotus corrió autos en la Indy 500 y tres años más tarde en la Fórmula 1 con el Lotus 56. , que tenía motores de turbina y 4WD, así como el 4WD-Lotus 63 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 fue probada pero nunca corrió. Todos estos coches de F1 se consideraban inferiores a sus homólogos con 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 descontinuó, 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 coche tuvo tanto éxito que dominó el circuito japonés durante los primeros años de producción, pasando a modelos más grandes y victorias más impresionantes en Australia antes de que las sanciones de peso finalmente impusieran una prohibición de facto al automóvil. Lo más controvertido fue la victoria 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 autos AWD; su dominio en Super Touring finalmente llevó a la FIA a prohibir el sistema AWD en 1998.
Las nuevas regulaciones de las 24 Horas de Le Mans de 2011 pueden revivir las AWD/4WD en las carreras de carretera, aunque dichos sistemas sólo están permitidos en los nuevos prototipos de Le Mans con propulsión híbrida . [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 4×4 de servicio mediano se volvieron comunes después de que Ford comenzara a vender camionetas Ford Super Duty . Estos camiones compartían muchas piezas entre los de servicio liviano y el de servicio mediano, lo que reduce los costos de producción. El eje delantero Dana 60 se utiliza en camionetas Super Duty de servicio mediano y liviano. Además, las Tres Grandes comparten partes entre las empresas, reduciendo costes. El Dana S 110 se utiliza actualmente con tracción trasera, en las camionetas de servicio mediano de Ford y Ram. El Dana 110 también se utilizó en los 4×4 de General Motors . Ram Trucks comenzó a vender camionetas medianas, 4×4 y 4×2, en 2008. General Motors vendió una 4×4 para los años de modelo 2005-2009.
Volvo introdujo la retroexcavadora con tracción en las cuatro ruedas modelo 646 en 1977. [56] Case Corporation hizo lo mismo en los EE. UU. en 1987. [ cita necesaria ]
En términos de ingeniería, "tracción en las cuatro ruedas" designa un vehículo cuya potencia se entrega a los cuatro extremos de las ruedas repartidas 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] y el primer número indicaba el número de extremos de las ruedas de un vehículo y el segundo indica 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 a efectos de tracción y clasificación. Los verdaderos vehículos 6×6 , 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 estadounidense en la Segunda Guerra Mundial.
Vehículo de cuatro ruedas es un término relacionado que se aplica a los vehículos todo terreno y no debe confundirse con tracción en las cuatro ruedas. El "cuatro" en este caso se refiere al vehículo que tiene cuatro ruedas, no necesariamente todas motrices.
Impulsado por la necesidad percibida de un vehículo todo terreno sencillo y económico para la exploración petrolera en el norte de África, el fabricante de motores francés Citroën desarrolló el 2CV Sahara en 1958. A diferencia de otros vehículos 4×4, que utilizan una caja de transferencia convencional para impulsar la parte delantera y Ejes traseros, el Sahara tenía dos motores, cada uno de los cuales impulsaba independientemente un eje separado, con el motor trasero mirando hacia atrás. Los dos aceleradores, embragues y mecanismos de cambio de marchas podrían vincularse, de modo que los dos motores de 12 hp (9 kW) y 425 cc (26 pulgadas cúbicas) pudieran funcionar juntos, o podrían dividirse y el automóvil sería impulsado únicamente por cualquiera de los motores. Combinada con tanques de combustible gemelos y baterías gemelas (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. Sólo se construyeron unos 700 de estos coches, y en la actualidad sólo se sabe que existen 27. [58]
BMC experimentó con un Mini Moke bimotor (apodado "Twini Moke") a mediados de la década de 1960, pero nunca lo puso en producción. Para ello se aprovechó la disposición 'power pack' del Mini , con un motor transversal y la caja de cambios en el cárter del motor . Simplemente instalando una segunda unidad de motor/caja de cambios en la parte trasera, se podría producir un sistema 4×4 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 vinculados más fáciles de usar.
En 1965, AJM Chadwick patentó un sistema 4WD, GB 1113068, que utilizaba ruedas hemisféricas para un vehículo todo terreno. 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 manera coordinada, las ruedas motrices mantienen una tracción constante. Además, todas las ruedas motrices giran y, como no es necesario emparejar las ruedas, son posibles 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 eran bimotores; A partir de 1996, el motor es un V6 de 2.0 L biturbo, acoplado a una transmisión manual secuencial de seis velocidades.
Nissan Motors ha desarrollado un sistema llamado E-4WD , pensado para coches que normalmente son de tracción delantera; sin embargo, las ruedas traseras funcionan con motores eléctricos. Este sistema se introdujo en algunas variantes del Nissan Cube y Tiida . (Esto es similar al sistema utilizado en el Ford Escape Hybrid AWD. [59] )
La División Jeep de Chrysler presentó el concepto Jeep Hurricane 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 "gatear como cangrejo", que le permite girar 360° en su lugar. Esto se logra impulsando las ruedas izquierdas como un par y las ruedas derechas como un par, en lugar de impulsar los pares delantero y trasero. Una caja de cambios central permite que un lado conduzca en dirección opuesta al otro. También tiene dos Hemi V8.
Algunos vehículos híbridos, como el Lexus RX400h, proporcionan energía a un sistema AWD a través de un par de motores eléctricos, uno en las ruedas delanteras y otro en las traseras. En el caso de la versión AWD del Lexus RX400h (y su homólogo de la marca Toyota, el Harrier híbrido), las ruedas delanteras también pueden recibir potencia motriz directamente del motor de gasolina del vehículo, así como a través de los motores eléctricos, mientras que el Las ruedas traseras obtienen potencia únicamente del segundo motor eléctrico. La transferencia de potencia se gestiona automáticamente mediante una electrónica interna en función de las condiciones y necesidades de tracción, lo que lo convierte en un sistema de tracción total.
El sistema 4RM utilizado en el Ferrari FF en 2011 es único porque tiene una transmisión trasera con una transmisión delantera secundaria conectada directamente al motor. El coche funciona principalmente como vehículo de tracción trasera. Los embragues en la transmisión delantera se activan cuando las ruedas traseras patinan. La tracción a las ruedas delanteras se transmite a través de dos paquetes de embrague infinitamente variables a los que se les permite "deslizarse" para proporcionar las velocidades requeridas de las ruedas en carretera. La transmisión delantera tiene tres marchas, dos hacia adelante y hacia atrás. Las dos marchas de avance de la transmisión delantera coinciden con las cuatro marchas de avance inferiores de la transmisión trasera. No se utiliza en marchas más altas. La conexión entre esta caja de cambios y cada rueda delantera se realiza mediante embragues independientes tipo Haldex, sin diferencial. Debido a la diferencia de relaciones, los embragues patinan continuamente y sólo 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: todos los anteriores funcionan como 2WD cuando el acoplamiento del embrague multidisco no está acoplado (con excepción de los modelos Subaru) y como 4WD de rango alto en un sistema 4WD de tiempo parcial cuando el embrague está acoplado (generalmente por computadora, aunque algunos permitir el control manual). Algunos en 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 en un acoplamiento de embrague multidisco se engranen y patinen en cantidades variables. Un ejemplo de un sistema como este es el sistema BorgWarner i-Trac (TM). Nota: la lista de automóviles basada en Haldex Traction se creó a partir de la lista en el sitio web corporativo de Haldex Traction: Haldex Cars. Se utiliza una versión del sistema BorgWarner ITM3e en los Porsche 911TT de 2006 y posteriores. El Borg-Warner ITM 3e también se utiliza en el Hyundai Santa Fe del 2006 y en el Hyundai Tucson . En los Hyundai, el ITM 3e actúa como un AWD permanente con una división de par normal de 95:5. En condiciones extremas, el sistema se puede bloquear en una proporción 50:50 mediante el botón 4WD LOCK.
Estos son vehículos que no tienen diferencial central. Dado que no existe un 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 usa en superficies resbaladizas, esto no es un problema, pero al girar sobre pavimento seco, los neumáticos se agarran, luego se ven obligados a patinar, luego se agarran nuevamente, y así sucesivamente, hasta completar el giro. Esto hace que el vehículo muestre una sensación de "salto" o "agarrotamiento". No se recomienda el uso de un sistema 4WD activado a tiempo parcial sobre una superficie dura, ya que eventualmente se producen daños en la línea motriz. Las cajas de transferencia a tiempo parcial son las cajas 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 eficiencia adicional se debe al sistema electrónico que cambiará la potencia entre los motores delantero y trasero de un milisegundo al siguiente, para 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.
