ControlTrac

El sistema de tracción integral ControlTrac es la marca comercial de un sistema de tracción integral permanente y seleccionable ofrecido por Ford Motor Company . Este sistema fue diseñado y desarrollado en BorgWarner, dentro de su división TorqTransfer Systems , a mediados de la década de 1980. ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} BorgWarner denomina al sistema Torque-On-Demand (TOD). ControlTrac fue el primer sistema automático en utilizar control por software y no empleaba un diferencial central con engranajes planetarios o cónicos . ^{[ 1 ]} En lugar de un diferencial central con engranajes planetarios o cónicos, el sistema utiliza un diferencial central multidisco de bloqueo inteligente variable . ^{[ 4 ]}

ControlTrac hizo su debut el 12 de enero de 1995, para el año modelo 1995 en el vehículo utilitario deportivo mediano Ford Explorer de segunda generación . ^{[ 1 ]} Una versión de servicio pesado de ControlTrac se introdujo en 1996 para el año modelo 1997 en el vehículo utilitario deportivo grande Ford Expedition de primera generación . ^{[ 2 ]}

* No dispone de modo de cuatro velocidades bajas con reductora todoterreno de baja gama.

La quinta generación del Ford Explorer 2011 (U502) reemplazó la tracción integral automática ControlTrac con tracción integral automática inteligente y gestión de terreno. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

La idea de un sistema de tracción a las cuatro ruedas controlado electrónicamente surgió en BorgWarner en 1985. ^{[ 1 ]} El diseño original de BorgWarner contemplaba el uso conjunto de un embrague multidisco electromagnético (también llamado multiplaca) controlado por software y un diferencial central con engranajes planetarios o cónicos . El primer prototipo era rudimentario y su controlador original del embrague era un reóstato . ^{[ 1 ]}

El diferencial central con engranajes se utilizaría para permitir que los ejes de transmisión delantero y trasero giraran a diferentes velocidades de rotación, eliminando así cualquier "bloqueo de la transmisión" o "acumulación de par" mientras el sistema se utilizara sobre pavimento . El embrague multidisco inteligente se utilizaría para transferir progresivamente el par de atrás hacia adelante y de adelante hacia atrás entre los ejes de transmisión delantero y trasero cuando fuera necesario, y también se bloquearía, proporcionando una distribución de par permanentemente bloqueada 50:50 entre el eje delantero y el trasero. ^{[ 1 ]}

En un año, el controlador se había vuelto más grande y complejo. Una versión electrónica en placa de pruebas, con amplificadores de sensores y grandes módulos de control, ocupaba toda la parte trasera de una camioneta. Los datos de entrada provenían de sensores de reluctancia variable instalados en el eje de transmisión delantero, el eje de transmisión trasero, el acelerador, los frenos y la dirección. El objetivo era controlar la activación del embrague mediante el control de la corriente. ^{[ 1 ]}

Sin embargo, a medida que avanzaba el proceso de desarrollo, los ingenieros de BorgWarner descubrieron que, mediante una ingeniosa programación de software , podían controlar el embrague multidisco electromagnético variable hasta el punto de permitir que los ejes de transmisión delantero y trasero giraran a diferentes velocidades de rotación de forma autónoma, sin la ayuda de un diferencial central planetario o de engranajes cónicos. En el modo automático, los nuevos algoritmos de software permitían que la fricción y los discos del embrague multidisco patinaran según fuera necesario, simulando un diferencial central planetario o de engranajes cónicos, lo que hacía redundante un diferencial de engranajes. Por lo tanto, se descartó el diferencial de engranajes y, en consecuencia, nunca se incluyó en la versión final de producción del sistema de tracción a las cuatro ruedas. ^{[ 1 ]}

Nos preguntamos: ¿Para qué necesitamos un diferencial? Todo ese hierro, todo ese peso, todo ese coste. Y aquí vimos que podíamos controlar el embrague con mucha precisión sin él.

El equipo de diseño ganó confianza en su concepto en 1989, cuando lograron un avance significativo en el sistema de control del embrague multidisco. El desarrollo del control de bucle cerrado optimizó su funcionamiento. ^{[ 1 ]} Gracias a él, el embrague multidisco realizaba ajustes más pequeños, pero con mayor frecuencia. ^{[ 1 ]} El microprocesador revisaba la información de los sensores cada 20 milisegundos y decidía si el eje delantero necesitaba más par. Mediante esta técnica, el ordenador de la unidad monitorizaba el deslizamiento de las ruedas motrices. Si detectaba una diferencia de tan solo media rpm entre los ejes delantero y trasero, enviaba una señal de potencia al embrague multidisco. El embrague se acoplaba, desviando el par al eje delantero en incrementos del 10 %, hasta que se eliminaba el deslizamiento de las ruedas motrices. Como resultado, el sistema podía controlar la velocidad excesiva de las ruedas motrices en tan solo un tercio de revolución. ^{[ 1 ]}

Al principio del desarrollo, BorgWarner empleó un material de embrague de bronce sinterizado que presentaba un comportamiento conocido como "deslizamiento intermitente". Este deslizamiento inspiró a los ingenieros a reemplazarlo con un material a base de papel montado sobre metal . El papel ofrecía un mejor coeficiente de fricción y solucionó el problema del deslizamiento. Se atribuye a la división de componentes de transmisión automática de BorgWarner la solución. ^{[ 1 ]}

Sin embargo, el calor resultó ser un problema persistente. La acumulación excesiva de calor quemaba el nuevo material del embrague. Para resolver el problema, los ingenieros estudiaron la capacidad de torsión del embrague. Se determinó que la acumulación excesiva de calor se debía a una capacidad de torsión insuficiente del embrague. Los ingenieros aumentaron la capacidad del sistema y equiparon una flota de vehículos de prueba, que llevaron al desierto de Anza-Borrego en el sur de California . Realizaron un total de 11 viajes, sometiendo los prototipos a calor, conducción en montaña y arena profunda , con los embragues multidisco inteligentes obligados a proporcionar una entrega de torsión casi continua. Al principio, el entorno quemaba rápidamente los embragues. Pero a medida que los ingenieros adquirían conocimientos, los embragues mejoraron. Finalmente, los ingenieros lograron mejorar los conjuntos de embrague lo suficiente como para que los vehículos de prueba pudieran ser prácticamente destruidos por un uso todoterreno extremo, pero los conjuntos de embrague aún se verían bien. ^{[ 1 ]}

ControlTrac cuenta con diferentes modos de conducción, así como con un comportamiento operativo distinto para cada modo, dependiendo del vehículo en el que se utilice. Por ejemplo, la Ford Expedition incorporaba una nueva función de bloqueo automático en el modo Auto. El modo Auto con bloqueo automático no estaba disponible en la Explorer en ese momento. ^{[ 2 ]}

El sistema automático de tracción a las cuatro ruedas ControlTrac se puede acoplar con el control electrónico de estabilidad AdvanceTrac , que incluye control electrónico de tracción en las cuatro ruedas . La combinación de estos dos sistemas es innovadora, ya que un vehículo equipado de esta manera puede seguir avanzando con solo una rueda con tracción. ^{[ 7 ]} El sistema de control electrónico de tracción en las cuatro ruedas de AdvanceTrac utiliza el sistema de frenos antibloqueo (ABS) de cuatro sensores y cuatro canales del vehículo y está programado con lógica antideslizamiento adicional para simular bloqueos de diferencial mediante el bloqueo agresivo de los diferenciales del eje motriz delantero o trasero . Al bloquear los diferenciales delantero y trasero mediante el ABS, se puede enviar hasta el 100 % del par motor a cualquier rueda motriz, lo que permite que el vehículo siga moviéndose, incluso con dos de sus ruedas motrices (una delantera y una trasera) completamente en el aire. ^{[ 7 ]}

ControlTrac II era un sistema de tracción a las cuatro ruedas de Ford basado en un acoplamiento viscoso . Este acoplamiento reemplazaba el diferencial central típico de los vehículos con tracción a las cuatro ruedas. El sistema funcionaba normalmente en tracción delantera, pero además de impulsar las ruedas delanteras, un eje trasero recibía potencia. Si las ruedas delanteras patinaban, el acoplamiento viscoso liberaba progresivamente el par motor hacia las ruedas traseras. Además, el sistema ControlTrac II proporcionaba un bloqueo mecánico de la tracción a las cuatro ruedas, aunque no ofrecía reductora.

El sistema ControlTrac II ha sido reemplazado por el sistema automático de tracción integral inteligente, similar al ControlTrac II, donde el acoplamiento viscoso se sustituye por un embrague controlado por ordenador. El sistema de tracción integral inteligente funciona de forma similar al ControlTrac II: las ruedas delanteras reciben la máxima tracción y el par motor se envía a las traseras solo cuando las condiciones lo requieren. El sistema de tracción integral inteligente también carece del bloqueo mecánico que proporcionaba el ControlTrac II.

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