Sistemas de tracción; Haldex y Torsen

He encontrado esto sobre la tracción total y me ha parecido bastante interesante y didáctico, así que lo pongo.

[i] La tracción total puede utilizarse con arquitecturas de motor delantero, central o trasero. Se utiliza en vehículos todoterreno y de altas prestaciones principalmente. Sin embargo en los últimos años se ha extendido su uso a casi todos los segmentos de automóviles, puesto que proporciona una mayor capacidad de tracción y, por tanto, de seguridad en situaciones desfavorables. Aumenta la estabilidad en curvas amplias, como las de las autopistas, y su desarrollo ha dado un significativo salto que, junto con su abaratamiento, ha provocado que se hayan vuelto tan populares. [/i]

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[i]El sistema de tracción total se idea con la intención de obtener una fuerza tractora más alta. Cuando el índice de adherencia entre el neumático y la superficie donde se encuentra el vehículo es alto la capacidad de tracción de vehículos con un solo eje tractor se muestra suficiente. Sin embargo cuando el valor del índice de adherencia baja se muestra beneficioso poder transmitir par al otro eje para aumentar la fuerza de tracción resultante.
El factor de adherencia entre un neumático de seco y una superficie con buen agarre ronda el valor típico de 0,8. Hay diversos motivos por los que el índice de adherencia puede disminuir: humedad, contaminantes, terreno disgregado, etc.[/i]

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[i]Cuando el valor máximo del coeficiente de adherencia longitudinal disminuye la solución pasa por distribuir el par para transmitir más fuerza al suelo, lo que nos permite mejores aceleraciones y superar pendientes mayores. Esto queda explicado en la elipse de adherencia, que plantea gráficamente la resultante del contacto entre un neumático y la superficie de rodadura.[/i]

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Esta elipse corresponde a un caso concreto, donde se aproxima el contacto de un neumático determinado con una adherencia definida. La forma de la elipse puede variar en función de diversos factores, a saber:

Neumático: Modelo, temperatura, presión de hinchado, desgaste…
Terreno: Humedad, temperatura, disgregación del terreno…

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Planteándose el equilibrio de fuerzas de avance longitudinal se extrae rápidamente que la componente de aceleración longitudinal resulta menor (concretamente con un módulo aproximado del 50%) si se aplica el par sobre las cuatro ruedas en lugar de dos. Por lo que al encontrarnos en circunstancias donde las ruedas deslicen con facilidad la tracción total es una herramienta muy efectiva para transmitir el par al suelo.

Ya que, si bien ofrece un plus de motricidad en algunas condiciones, también es cierto que su peso es mayor y su complejidad técnica la hace más susceptible de averías.
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Tipos de tracción total:
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Hemos de diferenciar los diferentes usos que se le quieren dar al vehículo, según la naturaleza que se le quiera dar este puede de equipar diferentes variantes de transmisión para transmitir la potencia de las cuatro ruedas al suelo.Para ello he tenido en cuenta las variantes de la tracción total en función de su uso: Tracción total permanente y Tracción total conectable.
Todos los sistemas de tracción total incorporan un diferencial delantero y uno trasero. Los sistemas de tracción total permanente se caracterizan por incorporar además un diferencial central.
En un escalón intermedio encontramos la tracción total conectable automáticamente, frente a la conectable manualmente. Según fuentes, se clasifica como un sistema de tracción total permanente o no permanente. A partir de ahora la consideraremos como no permanente, pues según mi criterio responde a unas necesidades distintas que la tracción total permanente.
En terminología anglosajona se refieren a los diferentes sistemas como 4WD (Referido a tracción total no permanente) y AWD (Referido a tracción total permanente).[/i]

1.- Tracción total conectable manualmente:
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Su característica principal es que por medio de un accionamiento manual se puede escoger la utilización de tracción a un eje o a ambos. Cuando se utiliza un solo eje, los diferenciales delantero y trasero están desconectados. Cuando se utilizan los dos ejes estos giran solidarios, al igual que si tuvieran un diferencial central bloqueado. En los turismos el eje principal suele ser el delantero, en los todoterrenos el eje trasero, es más común en todoterrenos.

El reparto de par se hace por medio de un sistema alojado normalmente a la salida de la caja de cambios. Además suelen disponer de un segundo juego de engranajes reductores, para aumentar el par a la rueda.
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2.- Tracción total conectable automáticamente
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Su uso comprende la utilización de un acoplamiento viscoso o un embrague multidisco gestionado electrónicamente (Popularmente llamada Haldex, pero este es el nombre de un fabricante sueco precursor del sistema). Estos dispositivos actúan cuando la ECU detecta un deslizamiento en el eje primario (siempre transmite par al suelo) y el sistema envía el par necesario al eje secundario para vencer la inercia. En el caso del Haldex no es necesario que se produzca un deslizamiento entre los discos del embrague.

Este tipo de transmisión con acoplamiento viscoso se denomina a veces desafortunadamente tracción total, pues no lo es literalmente ya que si el vehículo no va equipado con diferenciales de deslizamiento limitado en los trenes delantero y trasero en ningún caso podrá transmitir el par a todas las ruedas. De hecho si lleva diferenciales libres sólo podrá transmitir par a la rueda del eje delantero y a la rueda del eje trasero con más capacidad de tracción.[/i]

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3.- Tracción total permanente:

[i]Se trata del tipo de tracción total más acorde a la definición, pues en todo momento se está enviando par a todas las ruedas.La presencia del diferencial central permite que los dos ejes giren a velocidades diferentes. Estos sistemas presentan como inconveniente un mayor consumo de combustible. Algunos todoterrenos ofrecen la posibilidad de bloquear el diferencial central para que los dos ejes giren solidariamente.

Usualmente se utiliza un diferencial de deslizamiento limitado, ya sea torsen o autoblocante. De no ser así se añadiría un sistema viscoso o un embrague para limitar el deslizamiento del eje con menos capacidad de tracción.[/i]

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Aplicación:

[i]Como hemos visto el elemento más característico y diferenciador de la tracción total es el diferencial central (A partir de ahora nos referiremos, por comodidad, como diferencial central a cualquier dispositivo que regule la diferencia de velocidad entre los dos ejes). Su arquitectura es la que determina al final el tipo de tracción de la que disponemos. Según el tipo de sistema diferencial que tengamos el par se transmitirá en unas u otras condiciones.

Su necesidad viene dada por la diferencia de trayectorias que siguen las ruedas de cada eje cuando el desplazamiento no es en línea recta. En el siguiente esquema podemos contrastar la diferencia de trazada de las ruedas delanteras (en gris) y las traseras (en rojo).[/i]

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Como recorren distancias diferentes no pueden girar solidarios ambos trenes, por lo que se ha de utilizar necesariamente algún dispositivo desacoplador o diferencial (al igual que se utilizan dentro de cada eje por motivos casi idénticos). Conviene conocer las diferentes posibilidades que existen, así como sus comportamientos y consecuencias para el comportamiento dinámico del vehículo.

Los embragues multidisco permiten acoplar los dos trenes del coche cuando es necesario aportar par por medio del eje secundario al suelo. Consisten en varios discos que transmiten el par por rozamiento. Estos discos pueden estar completamente separados (no transmiten par), transmitir parte del par por arrastre(con deslizamiento) o estar lo suficientemente presionados para transmitir todo el par y girar solidarios.[/i]

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Usualmente se utilizan en sistemas de tracción total que se conecta cuando se detecta diferencia de velocidades, aunque existen algunas aplicaciones en las que están permanentemente en contacto para transmitir el par (Porsche 959). Son aplicaciones muy alejadas de la producción en serie, sobre todo por su coste desorbitado.

Superturismos (El diferencial central era un Torsen) que fue uno de los vehículos de tracción total más exitosos en pista de todos los tiempos.[/i]

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[i]Un aclopamiento viscoso tiene una arquitectura relativamente sencilla: Posee una carcasa solidaria al árbol de transmisión con discos en su interior, parte solidarios a la carcasa y parte unidos al portadiscos, solidario al eje de salida. Los discos van intercalados y contienen diversos agujeros que hacen que pueda desplazarse el aceite combinado con silicona y mezclado con aire (en torno al 20%), que llena todo el conjunto.Una parte del conjunto es solidaria a las ruedas de un eje y la otra a las ruedas de otro eje. Es necesario combinarlo con un embrague, pues en las frenadas puede tener incompatibilidad con el ABS.

Como se trata de un sistema barato y compacto se utilizó mucho hace unos años, pero se ha visto superado por su dificultad de encontrarse en zona de trabajo. Para entrar en funcionamiento tienen un tiempo de reacción, debido a que el fluido ha de alcanzar una temperatura mínima de funcionamiento. Pero es que además el acoplamiento se puede llegar a calentar, por lo que el fluido pierde sus propiedades viscosas y el diferencial pierde eficacia.
Una alternativa, que no detallaré, al acoplamiento viscoso la encontramos en utilizar un diferencial convencional y acoplado a él un embrague viscoso. Con esto se consigue una tracción total permanente, e igualmente disponemos de un sistema que limite el deslizamiento. Muestro un esquema:[/i]

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[i]Una segunda alternativa es su utilización con un sistema de engranajes epicicloidal como uso para diferencial central.
Por último hablaremos del diferencial Torsen. Torsen es el acrónimo de Torque Sensitive, y como su propio nombre indica se trata de un diferencial sensible a la diferencia de par entre dos ejes. Se trata de un diferencial complejo y caro en comparación con otros diferenciales de deslizamiento limitado. Inicialmente se utilizó sobre todo haciendo las funciones de diferencial central, aunque algunos vehículos de tracción delantera y corte deportivo lo han usado como diferencial delantero. A mi juicio esto ha sido por dos motivos. El primero es que es más sencillo de conducir que un autoblocante de discos ya que no tiene tantas exigencias sobre la dirección. El segundo es que se complementa con los sistemas de ABS y control de tracción, como vemos en este esquema.[/i]

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Se trata de un dispositivo caro, y que además sufre un considerable desgaste, además su reparación no es sencilla y obliga a su desmontaje, por lo que su coste de mantenimiento es alto. Tiene además el problema de su elevado peso. Sobre todo si lo pretendemos usar con un turismo de tracción delantera, ya que sobrecarga aun más el eje tractor provocando, en estas condiciones, mayor tendencia al subviraje, que tendrá que contrarrestar él mismo con su funcionamiento.

Esto se resume en que la creencia popular de que cualquier tracción total es más rápido sobre carretera mojada que un vehículo sin este sistema es errónea. Una vez más, para cada caso hay una solución y no se puede generalizar.
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[url url=http://8000vueltas.com/2008/05/08/traccion-total-descripcion-catalogacion-y-analisis-1-de-2]8000vueltas[/url]

Me alegro de que haya gustado. Poco a poco iré ampliando los post de técnica. De momento ya he encontrado uno bastante interesante.