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DIFERENCIAL
Un diferencial es el elemento mecánico que permite que las ruedas derecha e izquierda de
un vehículo giren a revoluciones diferentes, según éste se encuentre tomando una curva
hacia un lado o hacia el otro.
Cuando un vehículo toma una curva, por ejemplo hacia la derecha, la rueda derecha recorre
un camino más corto que la rueda izquierda, ya que esta última se encuentra en la parte
exterior de la curva.
Antiguamente, las ruedas de los vehículos estaban montadas de forma fija sobre el eje. Este
hecho significaba que una de las dos ruedas no giraba bien, desestabilizando el vehículo.
Mediante el diferencial se consigue que cada rueda pueda girar correctamente en una curva,
sin perder por ello la fijación de ambas sobre el eje, de manera que la tracción del motor
actúa con la misma fuerza sobre cada una de las dos ruedas.
Funcionamiento
El diferencial consta de engranajes dispuestos en forma de "U" en el eje.
Cuando ambas ruedas recorren el mismo camino, por ir el vehículo en línea
recta, el engranaje se mantiene en situación neutra. Sin embargo, en una curva
los engranajes se desplazan ligeramente, compensando con ello las diferentes
velocidades de giro de las ruedas.
La diferencia de giro también se produce entre los dos ejes. Las ruedas
directrices describen una circunferencia de radio mayor que las no directrices,
por ello se utiliza el diferencial.
Un vehículo con tracción en las cuatro ruedas puede tener hasta tres
diferenciales: uno en el eje frontal, uno en el eje trasero y un diferencial
central.
En el hipotético caso de que ambos ejes sean directrices, el que tenga
mayor ángulo de giro describirá un radio mayor.
El diferencial se compone por un piñón, una corona, dos satélites y dos
planetarios, y a éstos los cubre la caja del diferencial.
Dado que un diferencial ordinario reparte la fuerza por igual entre ambas
ruedas (reparto 50%-50%), la capacidad de tracción máxima es siempre el
doble de la de la rueda con menor tracción. En caso de que esta sea cero en
una de las ruedas, la capacidad de tracción total es lógicamente cero. Para
solucionar este problema se emplean diferenciales autoblocantes o
bloqueables. Estos últimos pueden enviar hasta el 100% del par a una sola
rueda.
Referencias
Nash, Frederick C. (18 de Septiembre de 1980) [1970]. Fundamentos de
mecánica automotriz [Automotive fundamentals]. Traducido por Ing. Juan
José Blanco (12 edición). México .F.: Editorial Diana. p. 293
Tracción en las cuatro ruedas
La tracción en las cuatro ruedas o tracción total, generalmente abreviada
como 4x4 o 4WD, es un sistema de tracción en unautomóvil en el que todas
las ruedas pueden recibir simultáneamente la potencia del motor.1 La mayoría de
los automóviles todoterreno y camionetas tienen tracción a las cuatro ruedas, y también
algunos turismos y deportivos.
Sistemas
Los vehículos con tracción a las 4 ruedas se dividen en dos categorías:
Tracción total permanente (AWD):
Este sistema de tracción total permanente, también conocido como tracción integral, (full
time AWD en inglés) distribuye siempre la fuerza de tracción a las cuatro ruedas. La fuerza
de tracción del motor se transmite al diferencial central a través de la transmisión, y desde
aquí a las cuatro ruedas. Además, el diferencial central absorbe las diferencias de rotación
de las ruedas delanteras y de las traseras, controlando el fenómeno de frenado al tomar
curvas cerradas. Este tipo de tracción se usa más en turismos que circulan por carreteras
que por caminos (offroad).
Tracción total conectable (4WD):
Este sistema, (part time 4WD en inglés), tienen tracción permanente en uno de los ejes
(delantero o trasero, según el modelo). El otro eje se conecta al motor con una palanca
según la voluntad del conductor, o bien automáticamente mediante un sistema electrónico
que detecta las condiciones de la vía. Esto quiere decir que permanentemente las cuatro
ruedas giran a la misma velocidad. Este tipo de tracción se utiliza más en todoterrenos.
En un sistema de tracción total conectable, la fuerza de tracción del motor se transmite a la
caja de la transferencia a través de la transmisión. Cuando se selecciona 2WD, la fuerza de
tracción se distribuye a dos ruedas y cuando se selecciona 4WD, la fuerza de tracción se
distribuye a las cuatro ruedas. En algunos tipos de 4WD, al seleccionar 4WD, el conductor
puede seleccionar 4–alta, que emite la fuerza de tracción normal o 4–baja (marcha
reductora), que se emplea cuando el vehículo requiere una fuerza de tracción adicional.
Para seleccionar 2WD ó 4WD se utilizan unos botones o una palanca situada en la consola.
Comparación:
La gran diferencia entre los vehículos de tracción total permanente (AWD) y los tracción
total conectable (4WD), es que estos últimos no se deben llevar en carretera, o firmes de
gran adherencia, con tracción en las 4 ruedas porque no suelen llevar diferencial central.
Esta ausencia de diferencial central puede causar problemas al rodar en curvas con piso
adherente sobre todo a alta velocidad (desde desgaste prematuro de neumáticos hasta
destruir palieres, el cambio o transfer). Sólo debe usarse cuando las condiciones del firme
son de baja adherencia y permite, mediante el deslizamiento de las ruedas, girar a diferente
velocidad el eje delantero y el trasero. Los permanentes están diseñados para funcionar todo
el tiempo y en los más sofisticados la distribución de tracción puede variar de acuerdo al
terreno y condiciones atmosféricas.
Configuraciones 4x4:
4x4 derivados de tracción trasera:
Motor delantero / Tracción en las cuatro ruedas
Motor central delantero / Tracción en las cuatro ruedas
La mayoría de las configuraciones de tracción en las cuatro ruedas derivan de vehículos
con motor delantero con tracción trasera (4x2) y el sistema 4x4 añadido.
Los sistemas 4x4 derivados de «Tracción trasera» son por lo general una opción
en automóviles de turismo, deportivos y segmentos de vehículos deportivos utilitarios.
Precursores de los modelos actuales incluyen el Jensen FF, Jeep Cherokee y Land Rover
Defender.
Motor trasero / Tracción en las cuatro ruedas
Motor central trasero longitudinal / Tracción en las cuatro ruedas
Debemos mencionar que también existen un puñado de vehículos con motor trasero y
tracción en las cuatro ruedas, entre estos se encuentran los súper deportivos como
el Lamborghini Gallardo y el Porsche 959.
4x4 derivados de tracción delantera:
Motor delantero transversal / Tracción en las cuatro ruedas
Motor delantero longitudinal / Tracción en las cuatro ruedas
Hoy en día existe una nueva generación de configuraciones que derivan de vehículos
de motor delantero con tracción delantera y el sistema 4x4 añadido.
Los sistemas 4x4 basados en plataforma de «Motor delantero / Tracción delantera»
con motores transversales o longitudinales, son por lo general como una opción o en
modelos de lujo, deportivos y segmentos de vehículos deportivos utilitarios compactos,
como ejemplo, los motores transversales del Mitsubishi 3000GT (→ en) y Toyota RAV4 y
los motores longitudinales de la gama Audi Quattro y la mayor parte de la línea de Subaru.
Cualidades:
Tracción en terrenos resbaladizos:
Cada neumático de un vehículo 4WD tiene fuerza de agarre sobrante; cuando el vehículo
toma una curva en una carretera resbaladiza, no se produce derrape de las ruedas motrices y
el vehículo muestra un excelente rendimiento al tomar curvas. Un tracción delantera podría
perder tracción en las ruedas delanteras, con lo que el vehículo entraría en subviraje;
mientras que un tracción trasera podría sobrevirar al perder adherencia en las ruedas
Caminos en mal estado:
En caminos en mal estado en los que los vehículos 2WD no pueden pasar de forma
satisfactoria, los vehículos 4WD demuestran un excelente rendimiento: si las ruedas
delanteras encuentran algún obstáculo, las ruedas traseras empujan desde atrás o si las
ruedas traseras han caído en un lugar embarrado, las ruedas delanteras tiran del vehículo.
Referencias
Fullerton, Roger. "The difference between 4x4 and 4x2 vehicles" Helium, (en inglés)