Consumo con 4×4

  • Última modificación de la entrada:18/05/2021
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La transmisión a las cuatro ruedas, 4x4, se diseñó para circular fuera de carretera; con grandes desigualdades del terreno, baches, pendientes y adherencia, para lo que contaban los vehículos con 4x4 y reductora, esta multiplica más el par tras la caja de cambios para poder circular muy lentamente y subir o bajar fuertes pendientes.

Las utilizaciones más habituales han sido militares y en entornos rurales.

Con el paso del tiempo el 4x4 se implantó en automóviles para usos más diversos, con los que circular fuera de carretera en situaciones extremas iba siendo menos frecuente, dejando en el camino la reductora y otros aspectos técnicos de uso 4x4 intenso; suspensiones, estructura de carrocería, …

De hecho, la evolución de los automóviles 4x4 ha derivado en una moda, hasta el punto de que la apariencia de la carrocería es lo importante y se mantiene la forma de vehículo todoterreno, más o menos suavizada, pero en muchos casos ni dispone de cuatro ruedas motrices.

En esta situación, en las que se va a desenvolver el automóvil por asfalto, se busca que en las versiones que mantienen el 4x4 el consumo de combustible sea lo más similar a los modelos equivalentes con dos ruedas motrices.

Si la carrocería es más alta que un turismo se ha de asumir que a velocidades de carretera el consumo subirá, por la peor aerodinámica, pero es lo que atrae al comprador, por lo que se ha de trabajar en la transmisión para tratar de reducir el consumo de combustible.

En este artículo se enfocan los diferentes sistemas desde el punto de vista del consumo con 4x4.

Si se considera interesante tener más información de las diferentes tecnologías 4x4, al final se indican enlaces a otros artículos del blog relacionados.

4x4 permanente (con diferencial central)

Hay diferentes sistemas para que las cuatro ruedas reciban el par motor, de las que se van a explicar en este artículo las más utilizadas.

Empezando por el sistema que envía el par a las cuatro ruedas de forma permanente, para lo que es imprescindible un diferencial central.

  • Este automóvil tiene motor delantero longitudinal.
  • Es un Lamborghini LM002, todoterreno con reductora.
  • El motor a través del embrague y caja de cambios pasa el par motor a un diferencial central, desde este mediante dos árboles de trasmisión es enviado a los diferenciales de los ejes trasero y delantero.
  • Cada rueda recibe la mitad del par con relación al mismo automóvil con dos ruedas motrices
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Ventajas del 4x4 permanente con relación a dos ruedas motrices:

  • Con baja adherencia más capacidad de avance; al recibir cada rueda la mitad del par que con dos ruedas motrices puede transmitir la fuerza motriz al suelo con la mitad de adherencia.
  • Mejor estabilidad circulando rápido en curvas; al ser menor la fuerza motriz en cada rueda, la fuerza resultante de esta y la de apoyo lateral es menor, reduciendo la tendencia al deslizamiento de la rueda.
  • Puede requerir bloquear el diferencial central en usos extremos 4x4, manual (saber cuándo) o automáticamente; con adherencia muy baja se ha bloquear el diferencial central para evitar deslizamientos de ruedas.
  • Si el sistema es automático el conductor no ha de intervenir, si es manual es el conductor el que ha de accionar el mando.
  • Debe saber que no ha de mantenerse el diferencial central bloqueado en piso adherente, pues se provocarían daños en los neumáticos y transmisiones.

Desventajas del 4x4 permanente con relación a dos ruedas motrices:

  • Misma capacidad de avance con buena adherencia.
  • Igual estabilidad en uso normal en curvas.
  • Más consumo de combustible; a causa de los rozamientos de la transmisión.

Este sistema de 4x4 permanente es adecuado si el uso previsto es frecuentemente por zonas de baja adherencia, ya que al disponer las ruedas de menos par pueden transmitir mejor la fuerza motriz al suelo en pisos deslizantes.

Si no es esta la utilización, se desaprovechan las ventajas del 4x4 permanente y se ha de asumir más consumo de combustible.

4x4 conectable manual

Un paso para poder contar con 4x4 pero reduciendo el consumo cuando no sea necesario, es que un eje sea motriz permanente y el otro lo conecte el conductor mediante un mando específico cuando sea necesario.

  • El coche que vemos tiene motor delantero transversal. Es un Fiat Panda 4x4, todocamino o SUV (“Sport Utiliy Vehicle”).
  • La tracción delantera es permanente; desde el diferencial delantero sale un árbol de transmisión hacia el diferencial trasero, con un sistema de conexión para que llegue a este.
  • El árbol gira permanentemente con el diferencial delantero hasta el sistema de conexión.
  • Este sistema de conexión se acciona mediante una palanca que mueve el conductor, acoplando las dos partes del árbol de transmisión trasero que acciona el diferencial de este eje. Propulsión conectable por el conductor.
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Ventajas con relación al 4x4 permanente:

  • Menos consumo de combustible; circulando en carretera con dos ruedas motrices, el motor no ha de consumir energía para mover a las otras dos ruedas.

Desventajas con relación al 4x4 permanente:

  • Requiere acciones del conductor sobre la transmisión.
  • No se debe circular en 4x4 con piso adherente por riesgos mecánicos.
  • Es preciso que el conductor sepa utilizar este sistema de 4x4.

Con el 4x4 conectado el comportamiento de este sistema es como con 4x4 permanente y diferencial central con bloqueo manual, e igualmente no se debe circular así sobre piso adherente.

4x4 conectable manual con rueda libre

Con el 4x4 conectable manual se reduce el consumo cuando no es preciso que las cuatro ruedas sean motrices, pero las ruedas que no mueve el motor las hace girar el desplazamiento del automóvil, lo que sigue generando rozamientos internos en los componentes de transmisión de este eje.

  • Este automóvil es un todoterreno con motor delantero longitudinal. Es un Uaz 469, todoterreno con reductora.
  • La propulsión es permanente; no está conectada la salida hacia el árbol de transmisión delantero.
  • Las ruedas delanteras están desconectadas de sus palieres “rueda libre” B; al no estar unidas a los palieres las ruedas, no hacen girar la transmisión delantera al desplazarse el automóvil.
  • Se conectan las ruedas delanteras a los palieres accionando la “rueda libre” de cada lado; esta conexión puede ser manual, actuando en el buje de cada rueda o automático, en este caso se auto conecta al girar los palieres tras haber conectado la tracción delantera.
  • Ventajas con relación a 4x4 conectable manual sin rueda libre:
    • Menos consumo de combustible con dos ruedas motrices.
  • Desventajas con relación a 4x4 conectable sin rueda libre:
    • Requiere conectar la rueda libre B antes del 4x4, si el accionamiento es manual, si es automático se auto conecta al girar los palieres delanteros tras pasar a 4x4.
    • Tras pasar a dos ruedas motrices se ha de desconectar la rueda libre (para que las ruedas no arrastren a la transmisión y reducir el consumo); manualmente desde el buje de cada rueda delantera o automáticamente, en este caso se ha de circular unos metros en sentido contrario.
    • Es preciso que el conductor sepa utilizar este complemento de 4x4.

Con la rueda libre mejora la versatilidad de uso de automóviles 4x4 conectables, sobre todo en los todoterreno con un eje permanente y el otro conectable.

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4x4 auto conectable

Con la difusión de automóviles 4x4 con pocas o ninguna salida fuera de carretera, se simplifica la transmisión para que no sea sensible la fiabilidad a usos inadecuados.

La solución es que la conexión 4x4 sea automática sin intervención del conductor.

  • El automóvil de la imagen superior tiene motor delantero transversal. Es un Toyota RAV4, todocamino o SUV.
  • Tracción delantera permanente, desde el diferencial delantero sale un árbol de transmisión al diferencial trasero, pasando por un sistema de auto conexión.
  • El sistema de conexión es automático; cuando detecta deslizamiento de las ruedas delanteras acopla las ruedas traseras, para desacoplarlas a continuación, va acoplando y desacoplando mientras se mantiene la tendencia al deslizamiento de las ruedas motrices delanteras permanentes. Propulsión auto conectable.
  • En la imagen inferior el automóvil tiene motor delantero longitudinal. Es un BMW X3, todocamino o SUV.
  • Propulsión permanente.
  • Desde la caja de cambios sale un árbol de trasmisión hacia el diferencial delantero, pasando por un sistema de auto conexión.
  • El sistema de conexión es automático; cuando detecta deslizamiento de las ruedas traseras acopla las ruedas delanteras, para desacoplarlas a continuación, va acoplando y desacoplando mientras se mantiene la tendencia al deslizamiento de las ruedas motrices traseras permanentes. Tracción delantera auto conectable.
  • Ventajas sobre 4x4 conectable manual:
    • No necesita acciones del conductor con similar consumo de combustible.
  • Desventajas sobre 4x4 conectable manual:
    • Menos adaptado para uso intensivo sobre pisos deslizantes; los continuos acoplamientos y desacoplamientos del sistema de conexión automática del eje no permanente pueden fatigar a los componentes del sistema.
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Este sistema de auto conexión 4x4 es muy utilizado para simplificar la labor del conductor cuando la adherencia disminuye.

Con la más eficiente gestión electrónica y respuestas de los componentes mecánicos e hidráulicos, se puede hacer que el acoplamiento 4x4 se anticipe a que deslicen las ruedas del eje motriz permanente, mejorando el comportamiento especialmente en pisos deslizantes.

Si se utiliza habitualmente el automóvil en recorridos largos con continuas pérdidas de adherencia, se pueden provocar fatigas en los componentes, que son habitualmente discos en baño de aceite con diferentes sistemas técnicos, eléctricos y electrónicos de presión para su acoplamiento.

4x4 con las transmisiones de las ruedas no permanentes auto conectables

Los 4x4 auto conectables no disponen habitualmente del sistema de rueda libre, por lo que las ruedas sin tracción permanente al girar arrastran a la transmisión, como se ha explicado en el sistema 4x4 conectable manual.

Se puede solucionar con conexiones automáticas en los palieres de las ruedas sin tracción permanente.

  • Se ve un automóvil genérico con motor delantero transversal.
  • La tracción delantera es permanente.
  • Del diferencial delantero sale un árbol de transmisión hacia el trasero, pasando por un sistema de auto acoplamiento, como en el sistema de 4x4 auto conectable.
  • En el palier de cada rueda trasera hay otro sistema de auto conexión.
  • En el centro del eje trasero no hay un diferencial, es una corona que mueve las salidas hacia los palieres de cada rueda, sobre los que actúa cada uno de los sistemas de auto conexión.
  • Cuando las ruedas delanteras deslizan se auto conecta el árbol de transmisión trasero, moviendo la corona de este eje.
  • En función de las necesidades de adherencia se auto acopla uno o los dos palieres para que el automóvil pueda seguir avanzando.
  • Ventajas sobre 4x4 auto conectable:
    • Tampoco necesita acciones del conductor y menor consumo de combustible.
    • Puede actuar como control de tracción y estabilidad.
  • Desventajas sobre 4x4 auto conectable:
    • Exceso de fatiga en usos intensivos con baja adherencia.
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Hay automóviles 4x4 auto conectables que pueden desacoplar uno de los dos palieres del eje no permanente, reduciendo los elementos de transmisión que arrastran las ruedas de este eje.

Cuando se auto conecta el eje no permanente lo hace también el palier auto conectable. Este sistema sería similar a disponer de rueda libre automática en una de las ruedas del eje no permanente.

Comparación de consumo con 4x4 en los diferentes sistemas

Se resumen las particularidades de los sistemas 4x4 explicados, resaltando el consumo en cada uno.

  • 4x4 permanente; más consumo de combustible y buena adaptación para uso intensivo con baja adherencia.
  • 4x4 conectable manual; menor consumo que 4x4 permanente, buena adaptación a uso intensivo en pisos deslizantes y requiere saber utilizar el 4x4.
  • 4x4 conectable manual con rueda libre; menos consumo que 4x4 permanente, menos consumo que 4x4 conectable manual, buena adaptación a uso intensivo con baja adherencia y requiere saber utilizar tanto el 4x4 conectable como la rueda libre.
  • 4x4 auto conectable; menos consumo que 4x4 permanente, consumo similar a 4x4 conectable manual, no necesita acciones del conductor y menos adaptado para uso intensivo con baja adherencia.
  • 4x4 con transmisiones auto conectables; menos consumo que 4x4 permanente, menos consumo que 4x4 conectable manual o auto conectable, no necesita acciones del conductor y menos adaptado a uso que requiera el 4x4 intensivamente.
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Hay sistemas 4x4 más complejos que tratan de conjugar su comportamiento en carretera lo más similar a un turismo, incluido el consumo, con capacidades más o menos eficientes fuera de carretera.

Los resultados son favorecer el rendimiento en carretera, con fiabilidad técnica variable de los elementos de transmisión si se hacen frecuentes recorridos largos sobre suelos de baja adherencia.

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