Vamos a analizar los tres puntos en los que la transmisión de un vehículo 4×4 puede desmultiplicar el giro del motor para obtener mayor fuerza a menor régimen, para poder entender cómo se transmite al suelo la potencia del motor en un todoterreno. Los puntos en los que se produce desmultiplicación son la caja de cambios, la caja de transferencia y los diferenciales.
El concepto de par motor
El par motor es la fuerza con la que gira el motor de un vehículo y uno de los dos componentes de la potencia desarrollada. Si combinamos el par motor con la velocidad o régimen de giro (el otro factor) obtenemos la potencia total del motor en cada instante. Puedes ver nuestro vídeo sobre potencia y par de un motor para aclarar mejor estos dos conceptos.
La caja de cambios
La caja de cambios, situada tras el embrague, es el primer punto de la transmisión en el que se produce desmultiplicación del giro del motor. Esa es la función de la caja de cambios, introducir diferentes desarrollos con distintas desmultiplicaciones entre motor y ruedas que nos permitan arrancar el coche desde parado y también llevarlo a alta velocidad dentro del estrecho régimen de utilización de un motor de combustión.
En cada una de las marchas de la caja de cambios se consigue un ratio diferente entre par y revoluciones de entrada y salida, lo que a su vez nos da una relación de intercambio entre fuerza y velocidad manteniendo constante la potencia.
Por ejemplo, si la primera velocidad tiene una relación de cambio de 4:1 significa que a la salida de la caja de cambios tendremos el par de entrada multiplicado por 4 y la velocidad de giro dividida por 4, manteniendo constante la potencia.
La caja de transferencia y la reductora
La caja de transferencia es el punto en el que la transmisión se desdobla hacia el eje delantero y trasero en un vehículo 4×4. Integrada en la caja de transferencia está la llamada «reductora», que es una segunda caja de cambios ubicada a continuación de la caja de cambios, que introduce dos velocidades.
Lo que consigue la reductora es desdoblar el número de velocidades de la caja de cambios en «largas» y «cortas», ya que cuando engranamos la reductora todas las velocidades pasan a tener una importante reducción en su desarrollo. Por ejemplo, una reductora con un desarrollo de 3:1 multiplica por 3 el par de giro y divide por 3 la velocidad de giro, obligando al vehículo a circular tres veces más lento pero con el triple de fuerza.
La relación final: los diferenciales
Los diferenciales tienen también una relación de desmultiplicación entre la entrada y la salida. Esta relación es fija y se llama «relación final» porque es ya el último punto de desmultiplicación antes de las ruedas.
Un caso real: el Mercedes Clase G
Tomando el caso concreto de un Mercedes Clase G 350d, vamos a calcular la relación de cambio total entre la salida del volante motor y la rueda, para ver hasta qué punto la transmisión en su desarrollo más corto puede multiplicar la fuerza del motor.
Caja de cambios – 1ª velocidad: 5,36:1
Reductora – Cortas: 2,93:1
Diferenciales – Relación final: 3,28:1
Relación total: 5,36 x 2,93 x 3,28 = 51,51:1
Esto significa que el par máximo desarrollado por el motor, de 600 Nm a 1.200 rpm se transforma en un par máximo a las ruedas de 30.907 Nm, a repartir entre las 4 ruedas. A ese régimen y con ese desarrollo, el Mercedes se estaría moviendo a 3,47 km/h con una potencia de 102 CV.
Teniendo en cuenta el diámetro de las ruedas, esta fuerza repartida uniformemente a los 4 neumáticos equivaldría a un par de torsión de 2 Tm colgadas del punto frontal de cada rueda tirando hacia abajo para hacer avanzar el coche, una fuerza descomunal que, de concentrarse en una sola rueda a través del bloqueo de los 3 diferenciales podría llegar hasta las 8 Tm en cualquiera de las 4 ruedas si las otras tres no tuviesen agarre.
