Transmisión 4WD: Qué Es, Importancia, Tipos, Ventajas Y Desventajas

Transmisión 4WD, el sistema de transmisión en las 4 ruedas a tiempo completo. La transmisión 4WD a tiempo completo o AWD, consiste en un sistema donde la fuerza motriz generado por el par motor es distribuida de manera equitativa en las 4 ruedas.  Como su nombre lo indica, este sistema 4WD de tiempo completo o AWD habla de que su fuerza motriz siempre estará distribuida de esa manera.

A diferencia del 4WD a tiempo completo encontramos el 4WD a tiempo parcial, la diferencia aquí es que el segundo puede cambiar a gusto del conductor la forma en que se distribuye la fuerza del par motor a través del diferencial central, permitiendo de esa manera al auto contar con una transmisión que mejor se ajuste a la necesidad del momento.

En este post hablaremos del sistema de transmisión 4WD a tiempo completo tomando como ejemplo los autos de la marca Toyota. Los ejemplos, historia y alternativas puestas en el artículo serán con vehículos de la marca. Dicho esto, comencemos.

Historia de la transmisión 4WD

El primer automóvil que vino equipado con el sistema 4WD fabricado por la marca Toyota fue el Toyota Jeep de 1951, éste fue concebido para el uso en carretera, por lo que su sistema de 4WD era de tracción parcial, concebido así para trasladarse tanto en terrenos normales como los más difíciles. El sistema 4WD fue extendiéndose poco a poco a otros modelos comerciales. Hoy en día se utiliza en 4 modelos, el Land Cruiser, La 4 Runner, la Hi Ace y la Hi Lux.

Pasaron varios años, pero fue en octubre de 1987 que se introdujo por primera vez el 4WD de tiempo completo, comenzando con los vehículos de carretera como el Corolla, el Celica y el Camry los cuales brindaron un rendimiento excelente. Luego de unos años más, a mediados de enero de 1990, el sistema de transmisión 4WD de tiempo completo se extendió a 2 autos comerciales como lo fueron el Land Cruiser y el Pevia.

¿Qué es la transmisión 4WD?

Los automóviles que usan sistema 4WD, pueden dividirse habitualmente en autos para uso dentro de la carretera y autos para uso fuera de la carretera. Los automóviles para uso fuera de la carretera como la Hilux 4WD, el Land Cruiser reforzados con chasis y carrocería conceptuados para tener mayor fuerza y rendimiento, todo esto para la apropiada conducción a través de terrenos escabrosos, así como la capacidad para pasar a través lechos de ríos.

Por otro lado, aquellos autos hechos para el uso en carretera cuentan con chasis y carrocería más rígida, aunque con una apariencia visual externa casi igual. Los autos de mayor modernidad que pertenecen a la categoría son los Corolla, Camry y Celica 4WD.

Diferencias entre transmisión 4WD de tiempo parcial y tiempo completotransmisiones 4wd

Adicionalmente a los diferentes usos, se encuentran dos tipos de mecanismos para la transmisión 4WD. Dentro del 4WD de tiempo parcial hay que acotar que generalmente se conduce con sistema 2WD, es decir, tracción en dos ruedas, la función 4WD es usada solo cuando el conductor lo considera necesario para un manejo más adiestrado a terrenos difíciles. Por otro lado, la transmisión 4WD de tiempo completo como lo indica su nombre siempre se conduce con tracción en las 4 ruedas.

La real diferencia a nivel mecánico entre los sistemas 4WD a tiempo completo y tiempo parcial es que el primero tiene un dispositivo diferencial extra, el cual es el diferencial central, esto viene adicional a los dispositivos diferenciales que vienen los ejes delantero y trasero.

Forma de operación del diferencial:

Hay que recordar que el eje diferencial tiene la misión de absorber las diferencias rotacionales que se producen debido a las diferencias de los radios de giros que se origina entre las ruedas derecha e izquierda durante la realización de un giro. Visualice su auto realizando un giro, podrá darse cuenta que si sitúa un eje imaginario de rotación las ruedas de uno de los extremos estarán más alejadas del eje imaginario por lo que su radio de giro será mayor, haciendo que se alcance una diferencia rotacional de velocidad.

Importancia del diferencial central:

Debido a que en la transmisión 4WD de tiempo completo el eje delantero y trasero son ejes activos se coloca el diferencial central entre ambos ejes. Pero, ¿Por qué?, es importante saber que, adicionalmente a la diferencia rotacional de velocidad entre las ruedas durante un giro, se produce también una diferencia entre los ejes por el mismo principio que actúa en las ruedas, es decir, la diferencia entre los radios de giro.

 Lo anteriormente comentado, hace necesario el dispositivo central para absorber esa diferencia rotacional. Lo que hace que para los sistemas 4WD de tiempo completo cuenten con tres diferenciales para asegurar que el manejo sea suave y seguro, así como tener una potencia igual en las 4 ruedas.

¿Qué pasaría si no hubiera diferencial central?

El fenómeno de la no existencia del eje central para sistemas 4WD lo encontramos en la transmisión 4WD de tiempo parcial, cuando nos comenzamos a adentrar en una carretera escabrosa y decidimos cambiar a tracción 4WD encontramos que al hacer giros cerrados la suavidad en el manejo se pierde un poco, ya que en el auto se producen pequeños frenos, esa es la real ventaja del sistema 4WD de tiempo completo.

Ventajas de la transmisión 4WD

La tracción entre el vehículo y las diferentes superficies es un problema que se debe solucionar, El automóvil debe ser una maquina capaz de poder adaptarse a los diferentes pavimentos y carreteras que podemos encontrarnos al usarlo. La máquina de 4 ruedas debe ser capaz de adaptar a las carreteras difíciles, a los pavimentos con nieve y también a las carteras pavimentadas de las ciudades. En este sentido, la transmisión 4WD tiene diversas ventajas que no ofrecen otras opciones de tracción.

  • Excelente rendimiento de tracción a través de carreteras con nieve: Debido a que la existencia de la nieve reduce el coeficiente de fricción entre las ruedas y la superficie del suelo, la transmisión 4WD resulta la apropiada para este tipo de superficies, ya que la tracción que se proporciona a las 4 ruedas permite tener mayor potencia aplicada a la carretera.
  • Excelente rendimiento de tracción a través de carreteras difíciles: Posibles zonas inestable en las carreteras difíciles no es un problema con la transmisión 4WD, su potencia en las 4 ruedas directrices se ajusta a los terrenos más complicados.
  • Excelente rendimiento subiendo cuestas: Gracias a que en el sistema de transmisión 4WD se dobla la potencia comparada a otros como el 2WD, la fuerza disponible para subir cuestas pronunciadas es mucho mayor, lo que brinda mucho mayor facilidad al subirla.
  • Excelente estabilidad durante los giros: Como fue comentado en lianas anteriores, la presencia de la transmisión 4WD permite que la potencia se transmita igualmente en las 4 ruedas, lo que hace posible utilizar de forma más efectiva la fuerza de los neumáticos para mejorar la estabilidad durante los giros.
  • Excelente rendimiento en el arranque y aceleración: La adherencia existente en un vehículo equipado con sistema de transmisión 4WD es la mayor posible, lo que evita el efecto de patinar de las ruedas se reduce mucho, esto mejora sustancialmente el rendimiento del vehículo durante los arranques y aceleraciones.
  • Excelente estabilidad en línea recta: El sistema 4WD brinda la cantidad de adhesión para que cada neumático mantenga el efecto de contacto contra el suelo, así que los efectos de turbulencia externos no afectan al vehículo en alta medida en comparación a otros sistemas de tracción.

Desventajas de la transmisión 4WD

Como toda máquina conocida por el hombre, nada es perfecto, y aunque las ventajas del sistema de tracción 4WD son varias, las trasmisiones 4WD también tienen algunas desventajas consideradas menores:

  • La construcción es compleja: Debido a que la potencia debe suministrase a todos los ejes y ruedas por igual se hace necesario la presencia de un diferencial adicional, lo que hace que aumente la complejidad de construcción y diseño.
  • Se incrementa el peso: Debido a la adición de piezas para hacer posible la distribución de la potencia en todas las ruedas el aumento del peso total sucede, por lo que el rendimiento en el consumo de combustible se reduce.
  • Se incrementan los costos: Al ser más complejo el proceso de construcción y diseño los costos asociados a estos aumentan.
  • Aumentan las fuentes de vibración y ruido: Al adicionar piezas conectoras también se aumentan el número de posibilidades de fuentes de vibración, ya que aumentan las conexiones y por ende los puntos de fatiga.

El fenómeno de frenado en curvas cerradas

transmisión 4wd

La mayoría de las personas que forman conversaciones de los pros y los contras del uso del sistema de transmisión 4WD, terminan hablando de las quejas relacionadas al fenómeno de frenado en curvas cerradas, en este punto se discutirá acerca del mencionado fenómeno.

Mientras conducimos, las 4 ruedas de un automóvil no rotan necesariamente a la misma velocidad. Por ejemplo, cuando el automóvil realiza un giro como el que se muestra en la imagen de arriba, las ruedas frontales giran más rápido que las ruedas posteriores.

Por otro lado, las ruedas derecha e izquierda en los ejes tanto delantero y trasero tienen diferencias en cuanto a la velocidad de giro, dichas diferencias son absorbidas por los ejes de transmisión delantero y trasero respectivamente. El problema es la presencia de un elemento que absorba las diferencias en las velocidades entre el eje delantero y el eje trasero, el cual viene a ser suplido por la presencia de un diferencial central que se encuentra en los vehículos equipados con transmisión 4WD de tiempo completo.

El fenómeno de frenado en curvas cerradas se da en los vehículos equipados con sistema de transmisión 4WD parcial, ya que en estos hay ausencia del diferencial central, lo que permite la aparición de este fenómeno en carreteras con bajo coeficiente de fricción.

Tipos de mecanismos de control de diferencial centraltransmisiones 4wd

Para ciertos problemas que se nos pueden presentar, como el estancamiento en un hueco lleno de lodo, es necesario que la acción del diferencial central sea limitada, ya que es posible que se necesite que la fuerza total del par motor solo sea transmitida a uno de los ejes para poder salir del hoyo. A continuación, se detalla un poco de los mecanismos de limitación del diferencial central utilizado por la marca Toyota.

 Diferencial Central con enclavamiento mecánico:

Como su nombre lo indica, este elemento tiene la capacidad limitar mecánicamente la acción del diferencial central, cambiando el sistema de impulsión como el presente en una transmisión del tipo 4WD de tiempo parcial.

Diferencial central con acoplamiento viscoso:

En el caso de este tipo de acoplamiento presente en el eje diferencial central, la potencia automáticamente transmitida a las 4 ruedas es re direccionado en caso de atascamientos, el mecanismo detecta la rueda que no está patinado y transmite toda la fuerza al eje que no está patinando para conseguir que el vehículo pueda salir del atascamiento.

Diferencial central con embrague hidráulico de placas múltiples:

El embrague de placas múltiples aplica presión hidráulica para controlar y limitar la operación del diferencial central del vehículo, desarrollándose así la óptima fuerza necesaria para las condiciones de conducción.

Tipos de vehículos Toyota con sistema de transmisión 4WD de tiempo completo

Tipo de mecanismo de control del diferencial central

Modelo del vehículoTipo de engranaje del eje central
Enclavamiento mecánicoCorolla

Camry

Land Cruiser

Engranaje cónico
Acoplamiento viscosoCelica

Camry

Engranaje cónico
PreviaEngranaje planetario
Embrague hidráulico de placas múltiplesCorolla

Camry

Engranaje cónico

Conclusiones

La transmisión 4WD es la opción más segura para los conductores más aventureros, si eres de las personas que no puede dejar atrás la sensación de libertad de poder avanzar por cualquier camino, carretera y paisaje, siempre debes buscar la opción 4WD, las opciones fueron dado, el conocimiento está allí, pero como siempre decimos en el mundo del motor, tú tienes la última decisión, ¡éxitos!

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Ingeniero de la Universidad Central de Venezuela.

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