Manual de Diferencial Autoblocante
El mecanismo diferencial tiene por objeto permitir que cuando el vehículo dé una curva sus ruedas propulsoras puedan describir sus respectivas trayectorias sin patinamiento sobre el suelo. La necesidad de este dispositivo se explica por el hecho de que al dar una curva el coche, las ruedas interiores a la misma recorren un espacio menor que las situadas en el lado exterior, puesto que las primeras describen una circunferencia de menor radio que las segundas. El diferencial reparte el esfuerzo de giro de la transmisión entre los semiejes de cada rueda, actuando como un mecanismo de balanza; es decir, haciendo repercutir sobre una de las dos ruedas el par, o bien las vueltas o ángulos de giro que pierda la otra. Esta característica de funcionamiento supone la solución para el adecuado reparto del par motor entre ambas ruedas motrices cuando el vehículo describe una curva, pero a la vez se manifiesta como un serio inconveniente cuando una de las dos ruedas pierde su adherencia con el suelo total o parcialmente.
En estas circunstancias, cuando por ejemplo una de las dos ruedas del eje motriz rueda momentáneamente sobre una superficie deslizante (hielo, barro, etc), o bien se levanta en el aire (a consecuencia de un bache o durante el trazado de una curva a alta velocidad), la característica de balanza del diferencial da a lugar que el par motor se concentre en la rueda cuya adherencia se ha reducido. Esta rueda tiende a embalarse, absorbiendo todo el par, mientras que la opuesta permanece inmóvil, lo que se traduce en pérdida de tracción del coche.
El diferencial autoblocante tiene como objetivo resolver este importante problema de pérdida de tracción.
En la actualidad los diferenciales autoblocantes han sido desplazados por los Controles de tracción electrónicos (TCS, ASC+T, ASR, EDS), los cuales detectan con los captadores de ABS la rueda que patina, frenando la misma y mandando el exceso de par a la otra rueda, de igual forma que haría un diferencial autoblocante.
El control de tracción reduce la potencia del motor si el efecto de frenar una rueda no es suficiente, para reducir el par que recibe y canalizarlo adecuadamente de esta forma a la rueda adecuada. De este modo la extensión del uso del ABS/EDS ha sustituido los diferenciales autoblocantes.
El control de tracción reduce la potencia del motor si el efecto de frenar una rueda no es suficiente, para reducir el par que recibe y canalizarlo adecuadamente de esta forma a la rueda adecuada. De este modo la extensión del uso del ABS/EDS ha sustituido los diferenciales autoblocantes.
Solo vehículos de altas prestaciones y racing siguen montando diferenciales autoblocantes, ya que se descarga el trabajo de los frenos, e incluso aumenta la capacidad de transmisión de potencia, pero encareciendo el montaje. Por ejemplo el diferencial Torsen se combina muy bien con los controles de tracción electrónicos, además de descargar de trabajo a estos como hemos dicho antes, consigue la máxima transferencia del par a las ruedas sin que lleguen a deslizarse, consiguiendo aceleraciones muy rápidas y progresivas.
Tipos de diferenciales autoblocantes.
· Diferenciales de deslizamiento limitado (viscoso o ferguson y autoblocantes mecánicos)
· Diferenciales Torsen
· Diferenciales de deslizamiento controlado (embragues multidisco)
Diferenciales de deslizamiento limitado (LSD - Limited Slip Diferential).
Diferenciales autoblocantes mecánicos.
Estos diferenciales se suelen montar en vehículos de tracción trasera, de gran potencia, ya que son susceptibles de perder adherencia durante aceleraciones fuertes en una de las ruedas, siendo necesario el enclavamiento de este a determinado valor, para evitar un deslizamiento excesivo que generaría un sobreviraje.
Mediante la adopción de este, se mejora la transmisión de esfuerzo, a la vez que evita un patinaje continuo de la rueda con menos adherencia y sus consecuencias para la estabilidad.
De entre los diversos tipos de diferenciales autoblocantes que existen (por conos de fricción, por discos de fricción, por acople lateral estriado), sin duda el más utilizado y posiblemente el más eficaz es el "Thornton Powr-Lok", llamado también “de discos de fricción”. En este diferencial se cruzan uno sobre otro, pero constituyendo dos piezas independientes, a diferencia de los diferenciales corrientes, donde forman una pieza única con cuatro brazos. Los extremos de ambos ejes en la zona de acoplamiento en la caja de satélites van tallados con dos planos formando una “V”. Los alojamientos para cada eje en la caja del diferencial están sobredimensionados, de modo que el eje entre con una considerable holgura. Estos alojamientos presentan además dos rampas talladas formando también una “V” de idéntico ángulo que la existente en los ejes.
Los piñones satélites planetarios son análogos a los de un diferencial convencional. Cada piñón planetario se acopla sobre sendos bujes estriados, que a su vez encajan sobre cada una de las dos mitades de la caja diferencial. Entre cada mitad de la caja y el buje estriado correspondiente existe un embrague compuesto por discos de fricción y arandelas elásticas de acero. Los discos de fricción, interpuestos entre el disco de presión y la pared de la carcasa, van intercaladas de forma que las que tienen dentado exterior, engranan en unas ranuras de la carcasa, y las que llevan dentado interior, engranan con los planetarios.
Actuación del sistema de bloqueo.
Cuando las dos ruedas gozan de similar adherencia, los ejes deslizantes de los satélites están sometidos a un esfuerzo que tiende a hacerlos subir por las rampas en “V”, pero sin embargo, como ambos se cruzan uno por delante del otro, el efecto de cada uno se contrapone, permaneciendo ambos equilibrados en el fondo de la “V”.
Los embragues de cada planetario están calculados para permitir un cierto resbalamiento mientras no se produzca la total pérdida de adherencia de una de las dos ruedas. Así, cuando el coche da una curva, este pequeño resbalamiento permite que la rueda exterior gire algo más de prisa que la interior, comportándose el dispositivo como un diferencial convencional. En el momento en que una de las dos ruedas pierde adherencia, los satélites tienden a girar entre los planetarios y la tensión a que estaban sometidos los ejes de los primeros disminuye.
La posición de equilibrio de los ejes de satélites se rompe y entonces el eje del lado de la rueda que todavía tiene adherencia sube por las rampas en “V”, ejerciendo un empuje sobre el piñón planetario que se aplica ahora con fuerza sobre su cubo estriado. Este movimiento aprieta el embrague de placas de este lado y el planetario se hace solidario de la caja diferencial, anulándose en parte, por tanto, el efecto diferencial.
Los diferenciales autoblocantes tienen un valor de diseño a partir del cual este alcanza su blocaje (un diferencial convencional tendría un valor de bloqueo nulo 0% y los autoblocantes a partir de 25% hasta aprox. el 70%). Para establecer el valor a partir del cual funciona el mecanismo de acoplamiento, se basan no en el exceso de par a cada semieje, sino en la diferencia de revoluciones que este genera. Es decir, los diferenciales autoblocantes, son diferenciales que permiten el reparto de revoluciones a cada semieje, pero se bloquean cuando aumentan las revoluciones de un eje frente al otro en un determinado valor.
Diferencial autoblocante por discos de fricción.
Con estos diferenciales se consiguen mejorar las siguientes condiciones de marcha del vehículo:
· Se evita, en gran parte, que una rueda patine al arrancar o durante la marcha con mala adherencia de la calzada.
· Se evita igualmente que una rueda patine al saltar por encima de desigualdades de la calzada.
· Se elimina el peligro de patinar al conducir a altas velocidades con una adherencia a la calzada distinta en las ruedas motrices, lo que vale, principalmente para vehículos de gran potencia.
· Se mejoran las características de marcha invernal (nieve, hielo, etc.).
· El diferencial autoblocante de láminas funciona de modo automático, sin intervención alguna del conductor.
Estos diferenciales tienen un valor de bloqueo, según el tipo de vehículo, entre aprox. 25% y 75%. El efecto de bloqueo se refiere a la fricción interna de los dos paquetes de discos dispuestos en el cárter del diferencial, en régimen de dependencia del par de apriete. El par pasa de piñón cónico de ataque a la corona (grupo piñón-corona), y de ahí al cárter del diferencial autoblocante, a través de los dos discos de empuje (presión) a los dos ejes porta satélites, de estos a los satélites, pasando a los piñones planetarios y de aquí a los palieres (semiejes).
El efecto de bloqueo se produce porque el par que pasa al diferencial no va directamente al eje porta satélites (7) y satélites (8), como en un diferencial normal, sino a través de dos discos de empuje (5) que se encuentran en el cárter del diferencial, apretados de manera que no puedan girar pero sí desplazarse en dirección axial.
Puesto que los discos exteriores (3) están unidos, sin poder girar, con el cárter del diferencial (por las ranuras longitudinales) y las láminas interiores con los piñones planetarios (6) o de ataque, se dificulta el giro relativo en dirección al diferencial. Las fuerzas de expansión producen en los acoplamientos de discos de fricción (discos interiores y exteriores) un par de bloqueo dependiente de la carga, que está siempre en relación con el par de impulsión. El efecto de bloqueo se adapta siempre al par motor cambiante y también el aumento de par en las distintas marchas.
Puesto que los discos exteriores (3) están unidos, sin poder girar, con el cárter del diferencial (por las ranuras longitudinales) y las láminas interiores con los piñones planetarios (6) o de ataque, se dificulta el giro relativo en dirección al diferencial. Las fuerzas de expansión producen en los acoplamientos de discos de fricción (discos interiores y exteriores) un par de bloqueo dependiente de la carga, que está siempre en relación con el par de impulsión. El efecto de bloqueo se adapta siempre al par motor cambiante y también el aumento de par en las distintas marchas.
Los diferenciales autoblocantes disponen de una o dos arandelas elásticas (9), mediante las cuales se forma un par de bloqueo constante con una antecarga axial de los discos. Estas arandelas elásticas ejercen, en condiciones extremadamente difíciles, un efecto de bloqueo inmediato, que representa una gran ventaja con estado de la calzada extremadamente deficiente y una mala adherencia entre rueda suelo. Los diferenciales autoblocantes montados como equipo opcional, o de serie en los vehículos, disponen de un valor de bloqueo de aprox. 40% hasta el 75%. Constituyen una excepción los diferenciales autoblocantes en vehículos con tracción delantera, en los que el valor de bloqueo es de aprox. 25%.
Estos diferenciales no necesitan mantenimiento alguno, aunque en los vehículos que se conducen en condiciones de servicio superiores (policía, taxis, etc.) se recomienda un cambio de aceite del eje trasero cada 30.000 km.
Estos diferenciales no necesitan mantenimiento alguno, aunque en los vehículos que se conducen en condiciones de servicio superiores (policía, taxis, etc.) se recomienda un cambio de aceite del eje trasero cada 30.000 km.
Diferencial viscoso o Ferguson.
Este diferencial autoblocante suele utilizarse como diferencial central en vehículos con tracción a las 4 ruedas. Está constituido por una carcasa solidaria al árbol de transmisión que encierra unos discos, de los cuales, unos están unidos a la carcasa y otros al portadiscos solidario al eje de salida, los discos de ambas series van intercalados y con hendiduras y taladros, a través de los cuales puede pasar el aceite silicona mezclado con un 20% de aire, 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. En marcha recta las ruedas traseras se ven arrastradas por las del tren que recibe la tracción a través de su contacto con el suelo, generándose una pequeña aportación de par a través del aceite silicona.
Cuando uno de los ejes pierde tracción el deslizamiento que se genera entre los discos alternos hace aumentar la temperatura y presión en el aceite silicona que los envuelve, aumentando las fuerzas de cizalladura, arrastrando los discos conductores a los conducidos, consiguiéndose un giro solidario entre ambos.
El momento de actuación lo determina el número de discos, los taladros y el aire que tengan mezclado, no recibiendo en funcionamiento normal nada más que una pequeña parte del par a través de él, apenas un 10%. Este diferencial es el más usado cuando a un vehículo de tracción delantera se le añade la trasera como complemento ante una pérdida de tracción del tren delantero, momento en el que el bloqueo del mismo genera el desvío de par al otro tren.
El problema que se presenta con este diferencial es que la tracción a las 4 ruedas no es permanente y hay un cierto retraso desde que empieza a perder tracción uno de los ejes del vehículo y el acoplador viscoso empieza a transmitir el par de tracción al otro eje. Puesto que el líquido viscoso que hay dentro del viscoacoplador no es un medio fijo de transmisión (depende de la temperatura y de la diferencia de velocidad entre discos) la tracción a las 4 ruedas no es fija ni constante.
Cuando uno de los ejes pierde tracción el deslizamiento que se genera entre los discos alternos hace aumentar la temperatura y presión en el aceite silicona que los envuelve, aumentando las fuerzas de cizalladura, arrastrando los discos conductores a los conducidos, consiguiéndose un giro solidario entre ambos.
El momento de actuación lo determina el número de discos, los taladros y el aire que tengan mezclado, no recibiendo en funcionamiento normal nada más que una pequeña parte del par a través de él, apenas un 10%. Este diferencial es el más usado cuando a un vehículo de tracción delantera se le añade la trasera como complemento ante una pérdida de tracción del tren delantero, momento en el que el bloqueo del mismo genera el desvío de par al otro tren.
El problema que se presenta con este diferencial es que la tracción a las 4 ruedas no es permanente y hay un cierto retraso desde que empieza a perder tracción uno de los ejes del vehículo y el acoplador viscoso empieza a transmitir el par de tracción al otro eje. Puesto que el líquido viscoso que hay dentro del viscoacoplador no es un medio fijo de transmisión (depende de la temperatura y de la diferencia de velocidad entre discos) la tracción a las 4 ruedas no es fija ni constante.
El uso de estos diferenciales como centrales obliga a utilizar un embrague automático que desembrague la tracción al segundo eje en el momento de frenado cuando el vehículo monte un sistema ABS, ya que como su blocaje se produce por diferencia de giro entre trenes, este bloqueo que deja sin efecto diferencial puede afectar al funcionamiento del sistema ABS que también va a vigilar estas diferencias de giro para actuar.
La introducción de este embrague automático cuando se monta ABS (muy general hoy día) hace que se plantee la tercera solución, que consiste en dotar a este embrague del efecto de reparto de par, sustituyéndose el diferencial por un embrague multidisco controlado (como ejemplo: el Haldex).
El uso del viscoacoplador como diferencial central puede ser que sea menos eficaz que el sistema de Torsen, pero es ciertamente el más barato, así que podemos encontrarlo en muchos coches de serie con tracción total 4WD.
· Ventaja: Barato y compacto
· Desventaja: es tracción total 4WD solo cuando hay una diferencia de tracción entre ejes debido a suelo deslizante. Se comporta normalmente como un tracción a dos ruedas 2WD.
Este sistema de tracción lo utilizan: VW Syncro, Lamborghini Diablo VT, Porsche 993/996 Carrera 4 y Turbo, Volvo 850 AWD y el Lancia Delta integrale (diferencial central y delantero) etc.
Una alternativa para el viscoacoplador es cuando se utiliza junto con un diferencial convencional (como central) haciendo el primero las veces de diferencial autoblocante es decir bloquear la transmisión a las 4 ruedas cuando hay una diferencia de velocidad entre ambos ejes del vehículo. Con este tipo de transmisión lo que conseguimos es que el vehículo sea tracción a las 4 ruedas (4WD) constantemente y no solo a ratos (perdida de tracción en unos de los ejes) como el anterior.
Otra alternativa al utilizar el viscoacoplador es cuando se utiliza junto con un tren de engranajes epicicloidal como se ve en la siguiente figura. Este sistema lo utiliza el Mitsubishi 3000GT AWD.
El visco-embrague (viscoacoplador) también se puede usar en el diferencial delantero o trasero (eje). Para ello se une el sistema de acoplamiento viscoso a la carcasa de un diferencial convencional.
Conclusión.
Este sistema de transmisión no es constante al 100% tiene un pequeño deslizamiento (diferencia de velocidad entre ejes) y retraso en su acoplamiento, lo que hace que el par no se transmita igual a los dos ejes. Pero este inconveniente es menor y por eso vehículos de grandes prestaciones lo han utilizado por su buen equilibrio entre precio y eficacia.
Este sistema de tracción lo utilizan: Lancia Delta Integrale, Ford RS Cosworth, Mitsubishi Lancer GSR, 3000 GT VR4, Subaru Impreza, Toyota Celica GT4.
Diferencial Torsen.
Su nombre procede de las palabras inglesas Torque Sensitive, que en español quieren decir sensible al par, fue inventado por Vernon Gleasman y fabricado por el Gleason Corporation. Es un tipo de diferencial cuya peculiaridad radica en que reparte la fuerza que procede del motor a las ruedas de forma independiente a la velocidad rotatoria de cada uno de los dos árboles o semiejes de transmisión que parten de él. Su gran virtud es que puede transmitir, en una curva, más par a la rueda que menos gira, en contraposición al resto de diferenciales.
En cualquier diferencial autoblocante, ya sea convencional o viscoso, el reparto de fuerza entre los dos semiejes se realiza siempre de forma proporcional a su velocidad de giro, sin embargo el diferencial Torsen puede repartir la fuerza del motor a cada semieje en función de la resistencia que oponga cada rueda al giro, pero al mismo tiempo permite que la rueda interior en una curva gire menos que la exterior, aunque esta última reciba menos par.
Funcionamiento.
Basa su funcionamiento en la combinación de una serie de engranajes convencionales y helicoidales. En concreto, se utilizan tres pares de ruedas helicoidales que engranan a través de dientes rectos situados en sus extremos. La retención o el aumento de la fricción se produce porque las ruedas helicoidales funcionan como un mecanismo de tornillo sinfín: el punto de contacto entre los dientes se desplaza sobre una línea recta a lo largo del propio diente, lo que supone unir al movimiento de giro de las ruedas un movimiento de deslizamiento que supone fricción. El tarado o grado de resistencia se determina precisamente por el ángulo de la hélice de estas ruedas helicoidales.
Si lo comparamos con un diferencial convencional, en un Torsen se sustituyen los satélites convencionales por tres pares de engranajes helicoidales, engranados dos a dos por piñones de dientes rectos en sus extremos. Los planetarios en este caso son tornillos sin fin, con los cuales engrana cada uno de los engranajes helicoidales.
En curva los satélites giran sobre sus ejes acelerándose uno y frenándose otro para permitir la diferente velocidad de cada rueda. Si se genera el deslizamiento de una rueda los satélites helicoidales no pueden hacer girar más rápido al planetario, dada la disposición de tornillo sin fin. Como los satélites forman parejas, la reacción de uno frente al otro impide el giro del planetario cuando hay deslizamiento.
El tarado a partir de cual manda el par a la rueda que tiene mejor agarre se determina con el ángulo de la hélice helicoidal.
Esto nos permite, disponer siempre del máximo par en la rueda que más agarre tiene, sin tener que llegar al deslizamiento en la rueda de menor agarre, y que este propicie el blocaje del diferencial, esto redunda en un mejor comportamiento sin perdidas de tracción en ninguna rueda, mientras hay capacidad de transmitir, lo que favorece las aceleraciones y evita derivas que tengan que ser controladas.
El tarado a partir de cual manda el par a la rueda que tiene mejor agarre se determina con el ángulo de la hélice helicoidal.
Esto nos permite, disponer siempre del máximo par en la rueda que más agarre tiene, sin tener que llegar al deslizamiento en la rueda de menor agarre, y que este propicie el blocaje del diferencial, esto redunda en un mejor comportamiento sin perdidas de tracción en ninguna rueda, mientras hay capacidad de transmitir, lo que favorece las aceleraciones y evita derivas que tengan que ser controladas.
Si quieres ver un video de cómo funciona un diferencial Torsen, visita el siguiente enlace.
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Hay varias versiones de diferenciales Torsen, su constitución interna cambia según el modelo.
En la figura inferior se ve la utilización de un diferencial Torsen como central y su situación en el conjunto de la transmisión. La marca Audi ha utilizado en sus modelos Quattro (tracción a las 4 ruedas) el diferencial Torsen como central y también en el eje trasero.
Aparte de Audi, pocos fabricantes de coches adoptaron el Torsen, principalmente debido a su alto coste económico. El Toyota, Celica GT4 es una de las pocas excepciones. Utilizó el Torsen en el eje trasero. También Lancia lo utilizo en el Delta integrale que montaba un diferencial viscoso como central y un Torsen como trasero.
Actualmente el A8 se ha sustituido el torsen central por un multidisco ya que en realizaciones con cajas de cambio automáticas, la presencia de una bomba para suministrar presión de aceite en la caja de cambios se usa para el accionamiento del embrague, dejando el torsen para uno de los trenes, donde también su efecto será beneficioso.
Ejemplo de tracción de un Audi Allroad quattro.
También el allroad quattro dispone de un diferencial intermedio Torsen (reparto básico 50/50), que puede repartir las fuerzas entre los ejes delantero y trasero, en función de las condiciones dadas, a razón del factor 3-4 hacia las ruedas del eje que tienen la mayor adherencia momentánea.
Con el cambio automático de 5 relaciones también se combina un diferencial Torsen, cuyo funcionamiento equivale al Torsen de las versiones con cambio manual, pero su diseño es diferente. En virtud de que las ruedas para sin fin cilíndrico van posicionadas paralelamente a los árboles primario y secundario, se le da el nombre de Torsen de ejes paralelos, abreviado en inglés PAT.
Ventajas de la utilización del diferencial Torsen:
· Altos niveles de confort, porque el efecto blocante del diferencial Torsen se genera de forma netamente mecánica, hallándose continuamente en ataque y reaccionando sin escalonamientos.
· Se mantiene siempre la direccionabilidad del vehículo.
· Siempre que los pares de fricción de las ruedas sean suficientes, el diferencial Torsen trabaja de modo completamente imperceptible.
· No puede haber manejos equivocados, porque el diferencial Torsen trabaja de forma automática.
· El diferencial Torsen funciona ampliamente exento de desgaste.
Con el diferencial Torsen, combinado con la función del bloqueo diferencial electrónico EDS en todas las ruedas, que funciona hasta los 80 km/h, el allroad quattro se mantiene traccionable si sólo una rueda sigue teniendo agarre.
Como hemos comentado al principio de este artículo, el diferencial Torsen se complementa perfectamente con los controles de tracción electrónicos (ABS/TCS), cosa que no ocurre con los diferenciales autoblocantes de deslizamiento limitado (LSD) que permiten un cierto deslizamiento de las ruedas antes de actuar por lo que la tracción total no es momentánea sino que tiene un cierto retraso, hasta que actúan los sistemas de control de tracción tanto el mecánico como el electrónico.
Conclusión.
El diferencial Torsen, nos va a permitir un reparto preciso y exacto del par motor a las 4 ruedas cuando la transmisión está exenta de deslizamiento, pero lo volverá poco ágil, si queremos trabajar con cierto deslizamiento.
Puede usarse como diferencial central, delantero o trasero indistintamente. No interfiere en el funcionamiento del ABS. Los vehículos que lo equipan no pueden ser remolcados bajo riesgo de avería de la transmisión.
· Ventajas: respuesta rápida ante perdidas de tracción, tracción constante a las 4 ruedas.
· Inconvenientes: muy caro y muy rígido en su funcionamiento no permite controlarlo.
Sistema Haldex.
Este sistema entra dentro de los llamados embragues o acopladores multidisco se diferencia del viscoacoplador en los materiales de los elementos rozantes, el líquido usado, y el mecanismo de control presentando, por lo demás la constitución es parecida. Consiste también en un paquete de discos conductores y conducidos salvo que ahora los discos transfieren el movimiento entre ellos por fricción, y en un sistema hidráulico que los presiona de igual modo que un embrague convencional.
Este sistema frente al viscoacoplador, mejora en el sentido, en que se puede mandar par según la presión ejercida sobre los discos, no requiriendo un deslizamiento entre ellos para que actúe, lo que permite, controlar el reparto no en función de la diferencia de velocidad de giro.
Es muy útil, porque se puede generar repartos de par a uno y otro eje en función del uso que pretendamos del vehículo, cambiando este reparto sobre la marcha, pudiendo derivar más par al tren trasero o delantero en función de cada momento, mediante una gestión electrónica que contempla las exigencias del conductor, así como el deslizamiento en alguno de los ejes.
El control del acoplamiento puede ser más o menos elaborado, encareciendo la realización según se haga este, debiendo ser muy preciso para permitir repartos continuos de par entre ambos ejes.
Es de considerar que la presión sobre los discos debe permitir el paso de par desde 0 al 100%, por lo que para la correcta aplicación de la presión debe tenerse en cuenta en cada momento, si la diferencia de giro entre ambos trenes es la normal en una curva o se debe a un deslizamiento de una rueda.
Desde finales de 1998, Volkswagen substituyó el viscoacoplador de sus modelos de vehículos Syncro por un nuevo sistema llamado "Haldex". Primero lo monto en el Audi TT y el Golf 4motion, el nuevo sistema utiliza un diferencial central de embrague multidisco. En este momento, se ofrece solamente para la plataforma transversal transverse-engined del golf IV, pero no hay razón técnica evita que se aplique a los modelos longitudinal longitudinal-engined de Audi.
Funcionamiento.
Si las ruedas deslizan por encima de un cierto límite, se produce una diferencia de giro con relación a las traseras. Esa diferencia de giro acciona una bomba hidráulica que presiona un juego de discos conectado al motor, con otro conectado a las ruedas traseras. A medida que aumenta la presión entre los discos, aumenta la fuerza que reciben las ruedas posteriores. Un calculador electrónico determina la presión que la bomba suministra a los discos. Así pues, en condiciones normales, el sistema de tracción 4-Motion funciona prácticamente como si se tratara de un tracción delantera normal. En condiciones extremas puede suceder que las ruedas traseras sean las únicas que transmitan motricidad.
El principio de funcionamiento de este embrague se basa en un conjunto de discos que conectan el árbol de transmisión con el diferencial trasero. Estos discos reciben una presión de aceite, a través del sistema de autobombeo, la cual regula la cantidad de par a transmitir al eje posterior. Si el tren anterior y el posterior giran a la par, no se produce ningún efecto y el coche se comporta como una tracción delantera normal; si ocurre un desfase, se genera una presión de aceite que, conducida hacia pistón de accionamiento, comprime los discos produciendo la conexión entre ambos ejes.
Pero lo fundamental es la válvula reguladora que, controlada por la centralita electrónica, determina el grado de actuación del embrague Haldex una vez que se genera presión en el circuito hidráulico: si la válvula está cerrada, la eficiencia es máxima y el bloqueo, total; si está abierta un tercio, deja refluir parte del aceite hacia el depósito del sistema, permitiendo un resbalamiento limitado y un reparto de par variable entre ambos ejes; si está totalmente abierta, no hay presión sobre el émbolo principal, el aceite refluye directamente y el tren trasero permanece desconectado.
Para decidir el grado de actuación, las condiciones de marcha son registradas por medio de sensores en el motor (régimen, posición del acelerador), en las ruedas (por los sensores del sistema ABS) y en la carrocería (por un detector de aceleración-deceleración) y toda esta información llega a través del CAN-Bus (sistema electrónico de intercomunicación) a un procesador. Los datos son analizados instantáneamente para reaccionar de forma rápida y efectiva en cada situación.
El sistema Haldex no produce efectos de resistencia en maniobras de aparcamiento, admite circular con neumáticos desiguales (con la rueda de emergencia, por ejemplo), permite el remolcado del coche con un eje levantado sin crear tensiones internas y, por si fuera poco, combina su efecto con los demás sistemas de seguridad (ABS, EDS o ESP), lo que significa un control absoluto de los movimientos de las ruedas respecto al suelo.
El caso del Haldex simplifica la realización frente a la de Porsche, por actuar directamente sobre los 7 discos en vez de tener cada disco un actuador independiente, de ahí que suela funcionar con muy poco par al eje trasero modificándose este cuando las ruedas delanteras no pueden soportar el aporte de par.
El sistema Haldex ha evolucionado presentando varias versiones como la que utiliza los vehículos de la marca Volvo en sus modelos AWD instant traction.
El sistema AWD controlado electrónicamente es inteligente. Detecta en qué condición se encuentra el vehículo y lo que quiere el conductor. Esta información proporciona la base para saber si el sistema tiene que actuar y cómo. En comparación con el anterior sistema de tracción integral de Volvo basado en un diferencial de acoplamiento viscoso, el nuevo sistema AWD es mucho más rápido en su respuesta. Sólo necesita que una de las ruedas delanteras comience a derrapar un séptimo de vuelta para que el sistema desvíe más potencia a las ruedas traseras.
Esto significa que el nuevo sistema AWD proporciona una tracción de salida mucho mejor en superficies difíciles, minimizando el riesgo, por ejemplo, de que las ruedas delanteras se hundan en la arena blanda. Cuanto más "pesada" sea la superficie de conducción, por ejemplo, arena mojada o barro, mayor es la diferencia y las ventajas en comparación con el sistema anterior. Normalmente, entre el 5 y el 65 por ciento de la potencia es entregada a las ruedas traseras, dependiendo de las condiciones de conducción. Los cambios en la cantidad de potencia desviada a las ruedas traseras tiene lugar de una manera extremadamente rápida, aunque suavemente, sin que el conductor lo advierta siquiera. Se comunica con otros sistemas.
El sistema AWD está conectado al sistema Multiplex del vehículo. Como resultado, se comunica con el resto de sistemas del vehículo para optimizar la tracción a las cuatro ruedas en todo momento para adecuarse a la situación de conducción. Esta comunicación digital implica al Sistema de Control de Tracción (TRACS), por ejemplo. También es posible equipar al Volvo XC70 con DSTC (Control de Tracción y Estabilidad Dinámico). La distribución de potencia entre la derecha y la izquierda es gestionada por el TRACS, el sistema antiderrapaje de Volvo. El TRACS interviene cuando es necesario, frenando una rueda para incrementar la potencia relativa de la rueda con la mejor tracción. Esto significa que el sistema AWD, trabajando en combinación con el TRACS, puede distribuir la potencia a las ruedas que tienen la mejor tracción en un momento dado. Cuando se aparca el XC70, el sistema AWD es controlado para impedir que los ejes delantero y trasero "compitan" por la potencia hasta el bloqueo total, asegurando una fácil maniobrabilidad al conductor.
Cuando el vehículo es frenado, se desactiva el sistema de manera que los sistemas de frenado y ABS puedan trabajar de forma efectiva, proporcionando una gran estabilidad unas distancias de frenado cortas. Del mismo modo, el sistema AWD es desactivado por el sistema de Control de Tracción y Estabilidad Dinámico (DSTC) si éste realiza cualquier intervención de frenado para contrarrestar un patinazo.
El sistema AWD controlado electrónicamente es inteligente. Detecta en qué condición se encuentra el vehículo y lo que quiere el conductor. Esta información proporciona la base para saber si el sistema tiene que actuar y cómo. En comparación con el anterior sistema de tracción integral de Volvo basado en un diferencial de acoplamiento viscoso, el nuevo sistema AWD es mucho más rápido en su respuesta. Sólo necesita que una de las ruedas delanteras comience a derrapar un séptimo de vuelta para que el sistema desvíe más potencia a las ruedas traseras.
Esto significa que el nuevo sistema AWD proporciona una tracción de salida mucho mejor en superficies difíciles, minimizando el riesgo, por ejemplo, de que las ruedas delanteras se hundan en la arena blanda. Cuanto más "pesada" sea la superficie de conducción, por ejemplo, arena mojada o barro, mayor es la diferencia y las ventajas en comparación con el sistema anterior. Normalmente, entre el 5 y el 65 por ciento de la potencia es entregada a las ruedas traseras, dependiendo de las condiciones de conducción. Los cambios en la cantidad de potencia desviada a las ruedas traseras tiene lugar de una manera extremadamente rápida, aunque suavemente, sin que el conductor lo advierta siquiera. Se comunica con otros sistemas.
El sistema AWD está conectado al sistema Multiplex del vehículo. Como resultado, se comunica con el resto de sistemas del vehículo para optimizar la tracción a las cuatro ruedas en todo momento para adecuarse a la situación de conducción. Esta comunicación digital implica al Sistema de Control de Tracción (TRACS), por ejemplo. También es posible equipar al Volvo XC70 con DSTC (Control de Tracción y Estabilidad Dinámico). La distribución de potencia entre la derecha y la izquierda es gestionada por el TRACS, el sistema antiderrapaje de Volvo. El TRACS interviene cuando es necesario, frenando una rueda para incrementar la potencia relativa de la rueda con la mejor tracción. Esto significa que el sistema AWD, trabajando en combinación con el TRACS, puede distribuir la potencia a las ruedas que tienen la mejor tracción en un momento dado. Cuando se aparca el XC70, el sistema AWD es controlado para impedir que los ejes delantero y trasero "compitan" por la potencia hasta el bloqueo total, asegurando una fácil maniobrabilidad al conductor.
Cuando el vehículo es frenado, se desactiva el sistema de manera que los sistemas de frenado y ABS puedan trabajar de forma efectiva, proporcionando una gran estabilidad unas distancias de frenado cortas. Del mismo modo, el sistema AWD es desactivado por el sistema de Control de Tracción y Estabilidad Dinámico (DSTC) si éste realiza cualquier intervención de frenado para contrarrestar un patinazo.
En el sistema AWD de Volvo, la potencia se distribuye entre las ruedas delanteras y traseras a través de un embrague multidisco húmedo (Haldex). La función de este sistema se divide en tres componentes principales:
· Una bomba hidráulica que es accionada por la diferencia de velocidad entre los ejes.
· Un embrague multidisco húmedo.
· Una válvula de control con electrónica.
La unidad puede ser considerada como una bomba hidráulica donde la carcasa y el pistón con forma de anilla están conectados a un eje, mientras que la unidad de control del pistón está conectada al otro eje. Cuando ambos ejes giran a la misma velocidad no se produce ningún bombeo. Tan pronto surge una diferencia en la velocidad, comienza el bombeo y el flujo de aceite. Dado que es una bomba de pistón, la respuesta es prácticamente instantánea, sin retardo debido a un bombeo lento.
El aceite es suministrado a un pistón de embrague que comprime la prensaestopa del embrague y, en consecuencia, reduce la diferencia de velocidad. El aceite vuelve al depósito a través de una válvula de regulación ajustable que controla la presión del aceite y, por tanto, la presión en el embrague. El control electrónico significa que el embrague puede ser adaptado a diferentes situaciones de conducción. Otra ventaja del sistema AWD controlado electrónicamente es que no necesita una consideración especial en situaciones específicas. El remolcado y el cambio de ruedas, por ejemplo, se pueden realizar de la manera habitual.
El embrague multidisco es utilizado por otras marcas de vehículos.
En el porche 959 el reparto de par es permanente (40:60) lo que implica un rozamiento continuo entre los discos para adecuar el reparto de par a cada circunstancia, esto permite que se reparta el par a cada eje considerando la situación del coche, y el desplazamiento de peso que se produce por aceleraciones y frenado del mismo. Para un reparto más preciso se ha creado 6 pares de discos con accionamiento independiente en cada uno de ellos. El embrague multi-discos tiene 6 pares de discos de fricción, cada par es controlado independientemente por la computadora y actuado por la presión hidráulica. Esto simplemente iguales a 6 embragues independientes.
Salvo en realizaciones muy elaboradas y caras como la de Porsche, este sistema suele usarse en vehículos donde funcionan siempre como tracción a aun eje, permitiendo la conexión automática del otro en circunstancias determinadas. Una construcción más barata es la de un embrague multidiscos pero accionados todos a la vez, el cual es usado en los mercedes 4 matic, lo que no permite un reparto tan preciso del par entre los ejes de forma continua. Por eso suele montarse en vehículos, donde la tracción será a 2 ruedas normalmente , solo adoptándose la tracción al otro eje cuando se observe una pérdida de adherencia en el eje motriz, en el caso del mercedes se comporta como un tracción trasera en situación normal.
