Caja de Transferencia: Tracción 4×4 Acoplable Manualmente

Presente en vehículos de tracción trasera, 4×4 o todoterreno (AWD y 4WD), la caja de transferencia tiene la función de repartir el movimiento del motor hacia los diferentes ejes. Su activación es manual, realizada por el conductor mediante una palanca o un botón.

Modos de la Caja de Transferencia Manual

• 2H (Tracción 2 ruedas): Solo un eje es motriz (usualmente el trasero). Ideal para carretera asfaltada y condiciones normales de conducción.
• 4H (Tracción 4 ruedas): Ambos ejes traccionan. Debe usarse solo fuera de carretera o en superficies de baja adherencia, ya que no suele haber diferencial central, lo que podría causar tensiones en la transmisión en superficies con buena adherencia.
• N (Neutral o punto muerto): El motor no transmite movimiento a los ejes. Se utiliza principalmente para remolque del vehículo.
• 4L (4×4 con reductora): Este modo es similar al 4H, pero con una reducción de velocidad y un significativo aumento de par. Es indispensable para terrenos extremadamente difíciles, pendientes pronunciadas o cuando hay pérdida de contacto de las ruedas con el suelo, proporcionando máxima fuerza de tracción.

Cajas de Transferencia de Conexión Electrónica

En estos sistemas, la selección del modo se realiza electrónicamente, aunque la elección final sigue siendo del conductor. Las horquillas de acoplamiento se activan mediante un motor eléctrico. Permiten ajustes integrados con otros sistemas del vehículo como el ESP (Programa Electrónico de Estabilidad) y la transmisión automática, optimizando diversos parámetros de conducción. Pueden incorporar sistemas epicicloidales y embragues multidisco en lugar de los engranajes clásicos, ofreciendo una mayor sofisticación y suavidad en la transición.

Tracción 4×4 Acoplable Automáticamente

En muchos vehículos 4×4 modernos, la tracción no es permanente. Estos vehículos circulan normalmente con tracción a un solo eje (generalmente el delantero o trasero), y el segundo eje se activa automáticamente solo cuando se detecta una pérdida de tracción en el eje principal. Esto optimiza el consumo de combustible y reduce el desgaste.

Sistemas de Acoplamiento Automático

Haldex 1ª Generación

Este sistema conecta la transmisión delantera y trasera mediante un embrague multidisco. Su activación se produce al detectar patinamiento en el eje principal.

• Componentes:
  • Mecánicos: Árbol de entrada/salida, conjunto multidisco, émbolos anulares.
  • Hidráulicos: Bomba hidráulica, válvula reguladora, acumulador, filtro.
  • Electrónicos: Unidad de control, sensor de temperatura, motor eléctrico.
• Ventaja: Cuando no se necesita tracción total, el vehículo funciona en tracción delantera (o trasera, según el diseño), reduciendo significativamente el consumo de combustible.
• Funcionamiento: El árbol de entrada gira con el eje delantero y el de salida con el eje trasero. Cuando hay una diferencia de velocidad entre los ejes (patinamiento), se genera presión hidráulica que acciona el embrague multidisco, acoplando la tracción al segundo eje.

Funcionamiento Hidráulico Específico del Haldex 1ª Generación

• Presión Previa: Se generan 4 bares de presión sin acoplar el embrague, cuya función es solo eliminar holguras y preparar el sistema para una respuesta rápida.
• Presión Máxima: Cuando hay un deslizamiento significativo, los émbolos giran y aumentan la presión hidráulica al máximo, acoplando completamente la tracción 4×4.
• Presión Intermedia: En caso de deslizamiento parcial o controlado, la tracción se acopla parcialmente mediante una presión media, permitiendo un control más fino.

Haldex 4ª Generación

Este sistema es más simplificado y no requiere resbalamiento para activarse, basándose en lecturas electrónicas de diversos sensores del vehículo.

• Parte Mecánica: Incluye ejes de entrada y salida, embrague multidisco y un émbolo de trabajo. Se eliminaron el plato de levas y los pistones de elevación presentes en generaciones anteriores.
• Parte Hidráulica: Una bomba de aceite genera hasta 30 bares de presión. Una electroválvula de control gestiona esta presión.
• Control Electrónico: Una unidad de control regula el sistema según las señales de los sensores, permitiendo una activación predictiva.
• Fases de Funcionamiento:
  • Arranque/Aceleración: Se puede enviar entre 80% y 100% del par a las cuatro ruedas para una máxima tracción inicial.
  • Marcha Normal: Se mantiene una presión mínima (0-20% de acoplamiento) para optimizar el consumo.
  • Frenado/Parado: La tracción se desconecta para permitir el funcionamiento óptimo del ABS y otros sistemas de seguridad.
  • Terreno Resbaladizo: El sistema regula el acoplamiento entre 0% y 100% según las lecturas de los sensores, adaptándose a las condiciones de adherencia.

Haldex 5ª Generación

Esta generación mejora el funcionamiento y la gestión electrónica, aunque sin grandes cambios técnicos estructurales respecto a la 4ª generación.

• Componentes Clave:
  • Motor Eléctrico: Activa la bomba.
  • Bomba de Pistones Axiales: Capaz de generar hasta 280 bares de presión.
  • Actuador Centrífugo: Permite dirigir la presión hacia el embrague según la fuerza centrífuga generada.
  • Válvula Reguladora de Presión: Controla la presión enviada al embrague.
• Simplificación: Se eliminaron el filtro y el acumulador de presión, lo que reduce la complejidad y el peso.
• Funcionamiento: En reposo, la presión escapa por un retorno. Al acelerarse el vehículo, un contrapeso bloquea este retorno, y la presión se dirige directamente al embrague, acoplando la tracción.

Embrague de Acoplamiento Viscoso (Ferguson)

El sistema Ferguson es un mecanismo puramente mecánico que conecta la barra de transmisión con el diferencial trasero al detectar patinamiento entre ejes, activando la tracción 4×4. Utiliza una carcasa que contiene discos internos y externos, bañados en un fluido de silicona. Cuando hay una diferencia de velocidad entre los ejes, el calor generado por la fricción endurece la silicona, acoplando progresivamente los discos y transfiriendo par al eje con menor adherencia. Es una opción más económica que los sistemas Haldex, pero su activación es algo más lenta al no contar con componentes electrónicos para una respuesta inmediata.

Tracción Total Permanente (Diferencial Central)

En este sistema, la tracción a las cuatro ruedas está siempre activa. La caja de cambios transmite el par a ambos ejes de forma continua mediante un diferencial central. Este diferencial es crucial porque permite diferencias de velocidad entre el eje delantero y el trasero, lo que es fundamental para la conducción en curvas y evitar tensiones en la transmisión. La elección del tipo de diferencial central (como Ferguson, Torsen, Eaton, entre otros) depende de factores como la eficacia, el peso o el coste, y puede combinarse con otros tipos de diferenciales para optimizar el rendimiento.

Diferenciales con Bloqueo

Los diferenciales con bloqueo permiten repartir el par de forma equitativa entre ejes o entre ruedas de un mismo eje, bloqueando el diferencial para evitar la pérdida de tracción en situaciones extremas. Existen diversas versiones:

• Manuales: Requieren la acción directa del conductor mediante palancas o botones.
• Mecánicos: Se activan por la propia diferencia de par o velocidad.
• Neumáticos: Utilizan un compresor y electroválvulas para su activación.
• Eléctricos: Emplean electroimanes o pequeños motores eléctricos para inmovilizar los planetarios del diferencial.

Su uso es exclusivo para situaciones de muy baja adherencia o rescate, ya que bloquean totalmente el giro independiente de las ruedas, lo que puede afectar la dirección y la estabilidad en superficies con buena tracción.

Diferenciales Autoblocantes (Deslizamiento Controlado)

A diferencia de los diferenciales con bloqueo total, los diferenciales autoblocantes funcionan automáticamente y ajustan el grado de bloqueo según el nivel de deslizamiento detectado. No requieren intervención del conductor y permiten regular el par entre ruedas o entre ejes de forma progresiva. A mayor patinamiento, mayor bloqueo; cuando la situación mejora, el sistema se desactiva gradualmente. Son ideales para mejorar la tracción sin comprometer el confort de marcha ni dañar la transmisión, siendo una solución equilibrada para diversas condiciones.

Tipos de Diferenciales Autoblocantes

Diferencial Torsen

El Diferencial Torsen es un tipo de diferencial autoblocante puramente mecánico que no requiere electrónica ni hidráulica para su funcionamiento. Utiliza un conjunto de engranajes helicoidales y planetarios conectados a los palieres. En condiciones normales, los tornillos helicoidales giran con la carcasa, impulsando los planetarios. En curvas, la rueda exterior gira más rápido, y los helicoidales contra-rotan. Si una rueda patina, el sistema se bloquea progresivamente porque los engranajes helicoidales no pueden arrastrar el planetario opuesto, forzando que ambas ruedas giren solidariamente y transfiriendo par a la rueda con mayor adherencia.

Diferencial de Discos de Fricción

Este diferencial funciona mediante embragues internos. Los discos están sujetos al planetario y a la carcasa, y se activan por la presión axial generada por el par entre los engranajes y la precarga de muelles. A mayor deslizamiento entre las ruedas, mayor es la compresión de los discos y, por ende, el bloqueo del planetario. El sistema actúa proporcionalmente y es comúnmente conocido como LSD (Limited Slip Differential).

Diferencial de Conos de Fricción

Similar al de discos, pero este sistema utiliza conos en lugar de discos. Los conos están en contacto con alojamientos cónicos dentro de la carcasa del diferencial. Cuando hay una diferencia de velocidad entre las ruedas, la fuerza axial los presiona, bloqueando parcialmente el giro y limitando el deslizamiento, transfiriendo par a la rueda con tracción.

Diferencial Quaife

El Diferencial Quaife se basa en el principio de los tornillos helicoidales, similar al Torsen, y también actúa de forma progresiva sin necesidad de componentes electrónicos. Es muy popular en aplicaciones deportivas y de alto rendimiento por su fiabilidad, durabilidad y respuesta directa, mejorando significativamente la tracción en situaciones de aceleración o curvas.

Diferencial Electrónico (eLSD)

El Diferencial Electrónico (eLSD) es controlado por una unidad electrónica avanzada que utiliza sensores del vehículo (como giro, aceleración, velocidad de rueda, etc.) para anticiparse al deslizamiento. Emplea embragues multidisco en baño de aceite, accionados por presión hidráulica generada por una bomba y un motor eléctrico. Su principal ventaja es que puede actuar incluso antes de que haya una pérdida de tracción perceptible, mejorando proactivamente la maniobrabilidad, la estabilidad y la seguridad activa del vehículo. Es común encontrarlo en vehículos deportivos de alta gama y modelos de lujo.