Audi A4 allroad quattro S-tronic Ultra: un Haldex de lujo

A pesar de la milonga que –como ya he comentado en alguna ocasión- se empeñó en colocarme Ferdinand Piëch de que la tracción delantera genera un menor consumo que la de sólo dos ruedas motrices, Audi está comercializando ahora mismo un sistema perfeccionado de su transmisión quattro; aquella que, montada en el Audi Quattro Coupé –y diseñada por Piech-, viene utilizando esta marca desde hace ya más de tres décadas. Como ya es bien conocido, Audi utiliza dos tipos de transmisión integral, y aunque a ambas las denomina quattro (con minúscula, para distinguirla del coche en el que nació), la más sencilla es la Haldex de tecnología sueca, que se monta en los turismos Audi de motor en posición transversal con 4 o 5 cilindros, así como en los VW equivalentes, y en el Q3 y el TT. Por el contrario, en los de mecánica longitudinal (A4, 5, 6, 7 y 8, Q5 y Q7), ya sean de cilindros en línea y todos los en V, se utiliza la auténtica quattro, que ha sufrido numerosas evoluciones a lo largo de estas tres décadas.

El sistema Haldex, que apareció por primera vez en un Golf y en los Volvo, es del tipo integral conectable, lo que en otras palabras significa que normalmente va en tracción delantera y, cuando dicho tren pierde adherencia y empieza a patinar, un embrague conecta la tracción trasera. Dicho embrague va situado a la entrada del diferencial trasero; por lo que tanto el árbol que viene desde la caja de cambios como el conjunto de piñón de ataque, corona, satélites, planetarios y palieres están siempre girando a velocidad sincronizada con la del coche, sólo que sin transmitir par. Pero tanto el barboteo del aceite en el diferencial como los rozamientos del grupo cónico y de todos los rodamientos a lo largo de ese recorrido, son causas parásitas de pérdida de eficiencia, por lo que el consumo es mayor, de todos modos, que el de un tracción delantera a secas.

En cuanto al quattro clásico, va siempre en tracción total, con un reparto que ha ido evolucionando a lo largo de los años, y que últimamente parece haberse estabilizado en la zona de 40/60%. Respecto a los distintos tipos de bloqueo de los diferenciales central y posterior (en el Haldex no hay diferencial central, puesto que trabaja exclusivamente cuando la adherencia delantera es precaria y está al borde del deslizamiento) también ha habido todo tipo de variaciones, utilizando indistintamente en uno u otro el tipo Torsen, el de embrague multidiscos en baño de aceite (accionado a su vez de modo eléctrico o hidráulico), o el más moderno de coronas, invención de la propia Audi. Pero en todos ellos está presente el problema de los rozamientos parásitos, sea cual sea el porcentaje transmitido a uno u otro eje, y el grado de bloqueo de los diferenciales.

Pues bien, Audi ha decidido cortar por lo sano, y crear un tipo de transmisión que, en un tiro por elevación, supera simultáneamente a los sistemas Haldex y quattro, eliminando el giro en vacío de las piezas que no transmiten par cuando se funciona en tracción delantera. Pero no por ello se pierde la ventaja de la tracción integral “seria” del tipo quattro, puesto que la reacción para pasar a ella cuando sea necesario se produce no por reacción a una pérdida de adherencia, sino adelantándose a la misma. Lo cual nos lleva a tener que hacer una introducción –quizás más larga e incluso más prolija que la del propio sistema en sí- referente a los conceptos de funcionamiento reactivo, predictivo y proactivo. Parece un juego de palabras o incluso un trabalenguas; pero tiene su explicación. Así que vamos a ello.

El sistema más sencillo (Ferguson o simplemente viscoso con silicona) es como el Haldex, sustituyendo el embrague por un acoplador viscoso (que está siempre conectado), que trabaja en cuanto se produce una diferencia de régimen entre ambos trenes; se puede decir que es automático, pero poco modulable y varía en su eficacia con la temperatura ambiente, el tipo de silicona y el nivel de exigencia del terreno por el que se transita. Por su parte, una transmisión como la Haldex funciona de modo reactivo; es decir, como reacción a algo que ya ha empezado a ocurrir. Cuando debido a un cambio más o menos brusco de adherencia del pavimento –bien sea en todo él o peor aún, a un solo lado-, y ya sea por agua, hielo, arena o aceite, una o ambas ruedas motrices empiezan a patinar, los sensores del ABS captan la diferencia de velocidad con la otra o con las del tren posterior sin tracción, e inmediatamente el embrague situado a la entrada del diferencial trasero se cierra (eléctrica o hidráulicamente) y pasa a tracción integral, con un reparto modulado por el citado embrague, hasta llegar a igualar las velocidades de ambos trenes.

Pero esa inmediatez de respuesta se mide en décimas de segundo, desde que se inicia el patinado hasta que es lo bastante apreciable para que el ABS lo detecte y luego, dando por hecho que el funcionamiento electrónico es casi instantáneo, desde que se le envía al embrague la orden de cerrarse hasta que los discos múltiples en baño de aceite empiezan a morder y a transmitir tracción al diferencial. Eso sí, no tienen que lanzar ni a éste ni a los palieres, que ya estaban girando, pero en vacío en cuanto a tracción. Y debido a esta acción reactiva, y necesariamente brusca si se quiere que sea lo más instantánea posible, siempre se produce un cierto tirón –o mejor empujón- del tren posterior al pasar a disponer de propulsión, en vez de ir simplemente arrastrado por el coche. Y esa brusquedad es tanto más apreciable cuanto más brusca haya sido, a su vez, la pérdida de motricidad en el tren delantero, que sigue acelerándose hasta que el posterior empieza a colaborar, ya que en todo este período inferior a un segundo, el conductor no ha tenido tiempo de levantar el pie y disminuir el empuje del motor.

Pasemos al segundo estadio, y vamos con una transmisión que trabaje en modo predictivo. Esto quiere decir que, en función de lo que los distintos sensores del coche perciban respecto al modo de conducción, predice si hay riesgo más o menos inminente de que se produzca una pérdida de adherencia en el tren delantero. Se puede decir que trabaja al unísono con el ESP, calculando en base a la velocidad del coche, el ángulo y rapidez de giro del volante, la violencia de las aceleraciones longitudinal y transversal, y el grado de exigencia de par (porcentaje de pisar el pedal del acelerador). Combinando todos estos datos, una transmisión de tipo Haldex o similar podría conectar la propulsión trasera sin necesidad de que el tren delantero haya empezado a patinar. Se dice que un buen sistema predictivo es capaz de conectar la tracción integral con medio segundo de antelación al momento en el que pasa a ser necesaria; pero sus cálculos siempre están basados en un coeficiente prefijado de adherencia media.

El modo proactivo da un paso más adelante. No sólo tiene en cuenta lo anterior, sino que añade toda una serie de datos al margen del modo de conducir y del comportamiento instantáneo en una curva, frenada o aceleración. Tiene en cuenta la temperatura ambiente (el asfalto muy frío tiene menos adherencia que cuando está templado o caliente), guarda en memoria el comportamiento del coche a lo largo de un cierto tramo, y si éste es bastante rectilíneo o si hay curvas con mucha frecuencia, si el trayecto está siendo en llano, cuesta arriba o cuesta abajo, si el límite de adherencia va variando, en función de que haya debido conectar la tracción total varias veces bajo un apoyo lateral más flojo, etc. Es decir, va haciendo un histórico de las condiciones de la carretera en los minutos anteriores, en vez de actuar en cada instante con independencia de lo que acaba de ocurrir momentos antes.

De este modo, un sistema proactivo, como es el de la nueva quattro bautizada como “Ultra”, se anticipa todavía más que un sistema simplemente predictivo a vaticinar cuando va a ser necesario conectar la tracción integral. Y puede llegar a hacerlo cuando el conjunto de las condiciones avisa que hay un elevado porcentaje de probabilidades de que vaya a ser necesario; incluso aunque, en ese preciso instante, no haya una acción brusca del conductor -respecto a la velocidad mantenida- en cuanto a manejo de volante, cambio, acelerador o freno, que exija realizar tal conexión. Pero la probabilidad de que, en cuestión de segundos, pueda llegar a ser necesaria es suficiente par engranarla; de modo que cuando llegue a ser necesaria, ya vaya conectada, sin el tirón instantáneo correspondiente a tal maniobra; y en todo caso, con mayor margen para realizar suavemente la conexión que con el sistema simplemente predictivo. La redistribución del cálculo, como para el ESP, se realiza electrónicamente ni se sabe cuantas veces por segundo (a veces dicen que en una centésima, que es la locura).

Uno de los objetivos de la tecnología Ultra reside en que el conductor sea absolutamente incapaz de distinguir cuando la tracción integral entra o se desconecta. Y por otra parte, al conseguir que haya un montón de piezas que normalmente no siempre están girando (a continuación veremos cómo) se consigue una economía cifrada en 0,3 l/100 km respecto a una quattro clásica; al menos en el caso concreto del A4 allroad quattro S-tronic Ultra con el motor 2.0-TFSI (ahora con 252 CV a 5.000 rpm y 370 Nm de par máximo a 1.600 rpm), que es el modelo que se anuncia como ya comercializado en el mismo instante en que estoy escribiendo esta entrada (pura casualidad, por supuesto). Por otra parte, el programa drive select de Audi también interviene y, si va en Auto, programa todo sobre la base de una conducción más equilibrada y tranquila, mientras que en Dynamic se anticipa todavía más tanto a engranar la propulsión trasera como a iniciar la actuación izquierda/derecha de los frenos como control de tracción.

Pero la clave del asunto radica en cómo conseguir que toda una colección de piezas mecánicamente solidarias (árbol de transmisión, piñón de ataque, corona, y caja de satélites), dejen de girar, mientras que las ruedas, los palieres y los planetarios sigan girando a una velocidad proporcional a la del coche. Para ello hay que recurrir a los dos últimos grabados, y en particular al cuarto y último; pero a fin de comprender debidamente lo que es casi un juego de manos o un trampantojo, será mejor fijarse primero en el tercer grabado, que es el correspondiente al funcionamiento en tipo quattro clásico, a fin de posicionar debidamente los diversos conjuntos y las piezas que los componen.

En primer lugar, y a la salida del cambio, tenemos un embrague multidisco en baño de aceite (de 5 a 7 pares de discos, en función del par a transmitir). Está controlado por un motor eléctrico y puede trabajar con una presión variable, en función del par que el programa desee enviar al tren posterior. Esto se consigue mediante una corona dentada (en rojo) accionada por el motor mediante un tornillo sin fin, que la desplaza axialmente para darles más o menos presión a los discos. Muy bien, pero en un sistema quattro clásico, como el de este tercer grabado, el embrague siempre estaría parcial o totalmente cerrado, transmitiendo cierto par al árbol y a todo el montaje del tren posterior.

Conjunto este último que sería clásico, a no ser por la presencia de algo extraño, a la salida del planetario derecho y su conexión con el palier de dicho lado. Porque se observa (mal, pero se puede observar) un engrane de dientes rectos, uno de los cuales está destacado en rojo. En este grabado, dicho engrane está enclavado, y ambos palieres reciben el par de impulsión a través de los planetarios, satélites, del eje o ejes de su caja (normalmente uno, pero a veces dos, en mecánicas de mucha potencia), y de la corona, piñón de ataque y árbol de transmisión. Mientras dicho engrane de dientes rectos esté cerrado, todo es normal, y tenemos una tracción quattro clásica, aunque sin diferencial central (primera e importante diferencia). Su misión la cumple el embrague delantero del que hemos hablado, que transmite un par variable, actuando simultáneamente como conectador, diferencial y autoblocante.

Ahora podemos pasar a mirar el cuarto y último grabado, que no difiere del anterior más que en los colores, y en que ahora el engrane de dientes rectos está abierto. Las piezas de color verde son las que ahora permanecen estáticas, puesto que estamos en funcionamiento económico, de tracción delantera en marcha a velocidad mantenida o con poca aceleración (positiva o negativa), porcentaje suave de subida o bajada, y apoyo lateral discreto, todo ello sobre una carretera de aceptable adherencia. Todo lo cual ha sido supervisado por el programa proactivo, dando el visto bueno para trabajar exclusivamente en tracción delantera. Pero ¿cómo demonios conseguimos que, tal y como se puntualiza tres párrafos más arriba, aproximadamente la mitad de los componentes de la parte trasera de la transmisión permanezcan estáticos, mientras la otra mitad gira? La explicación está en el engrane de dientes rectos, y en las piezas que une.

Y es que el palier derecho está partido en dos: una parte va a la rueda, y la otra al planetario derecho del diferencial; y el engrane se encarga de hacerlos solidarios o desconectarlos. Ahora, al estar abierto el engrane, el palier del lado contrario, el izquierdo, hace girar los satélites sobre su eje, que permanece estático (va unido a su caja y a su vez a la corona), y por lo tanto los satélites hacen girar el tramo corto del palier derecho en sentido de rotación contrario a la marcha, pero a la misma velocidad angular (aunque invertida) que la del palier izquierdo y de la propia mitad larga del derecho, que va conectada a su rueda.

Así que el largo árbol y el diferencial permanecen estáticos hasta llegar al eje de los satélites, mientras que los palieres -izquierdo completo y derecho en su tramo largo- giran con las ruedas. Y entre uno y otro conjunto, los satélites y el tramo corto del palier derecho bailan una danza enloquecida, girando en sentido contrario al de la marcha. Ciertamente, estas tres piezas (palier corto y dos satélites) giran sin carga alguna, por lo que no están sometidas a ningún esfuerzo más que el de vencer su mínimo rozamiento sobre sus correspondientes cojinetes (de bolas y lisos, respectivamente). Cuando Audi lo lanza, quiere decir que han realizado ni se sabe las pruebas y que los satélites aguantan dicho trato sin inmutarse; cierto que normalmente giran muy poco sobre sus ejes -sólo en curva o cuando una rueda patina-, pero entonces lo hacen bajo carga, mientras que en el sistema Ultra y en tracción delantera, aunque están girando todo el rato y a toda velocidad (que sea en un sentido u otro es irrelevante), lo hacen sin carga. Démoslo por bueno, pues de lo contrario no estaría saliendo al mercado justo ahora.

Pero el momento realmente crítico es el de la transición, en especial para pasar de tracción delantera (engrane suelto) a integral (engrane enclavado). Para ello hay tres elementos que colaboran: en primer lugar, en la larga “nariz” de la carcasa del diferencial vemos que hay un sensor enfrentado a una serie de muescas en el eje que viene desde el piñón de ataque, que mide su régimen de giro; el de los palieres ya se conoce debido a los sensores del ABS. Luego tenemos un motor eléctrico que mueve una patilla que acaba en una especie de peine dentado, que se enfrenta a una zona acanalada en el manguito deslizante que recubre el tramo largo del palier, el que va a la rueda, para aproximar y engranar los dos sectores del palier. Y finalmente un muelle que está comprimido y, cuando se le libere, desenclavará bruscamente los dos sectores del engrane, liberando la conexión entre ambos tramos del palier.

De este modo, cuando hay que pasar de tracción delantera a integral, como todo el largo tramo de la transmisión que va desde el embrague delantero hasta la caja de satélites y sus ejes está parado, lo primero es que dicho embrague delantero se cierre y lance dicho conjunto al régimen correspondiente a la velocidad del coche. Con lo cual, el tramo “flotante” del palier derecho invertirá su giro “equivocado”, que pasará a ser el normal, ya que la corona y la caja de satélites habrán empezado a girar como corresponde a funcionamiento “quattro”. Y una vez realizada esta comunión de regímenes de giro, el motor eléctrico engancha el peine en la zona acanalada del manguito, aproximando y se supone (porque el informe no lo especifica) que accionando un enclavamiento para mantener solidarios los dos tramos del palier. El muelle queda comprimido, a la espera de que las circunstancia pasen a ser lo bastante favorables para volver a la tracción delantera; en cuyo momento el motor eléctrico desenclavará el fiador, y el muelle se encargará de separar los dos tramos del palier derecho sin mayor problema, puesto que el embrague delantero ya habrá dejado de transmitir par, y el engrane de dientes rectos no está sometido a ningún trabajo.

Es realmente algo un poco diabólico, y debe tener un coste no despreciable; pero no queda más remedio que admitir que debe funcionar. Que economizar 0,3 l/100 km de gasolina compense semejante complicación, es algo que queda abierto al criterio de cada cual. Pero es indudable que el orgullo tecnológico de Audi habrá quedado, una vez más, sobradamente compensado, al haber conseguido un sistema de tracción integral que no sólo consume menos que la quattro clásica o que la Haldex, sino que pasa de dos a cuatro ruedas sin que el conductor, ni el coche, sufran el menor sobresalto. Ahora bien, el sistema proactivo es aquí prácticamente imprescindible, ya que sobre todo la maniobra de conexión, con el embrague delantero cerrándose primero y lanzando al árbol y diferencial, invirtiendo el giro de planetario y tramo corto del palier derecho, para que finalmente el peine arrastre el manguito acanalado y engrane las zonas dentadas (en contra de la resistencia del muelle), sin duda exige bastante más tiempo que conectar una Haldex.

Pero como el sistema es proactivo, todo esto lo habrá hecho, y suavemente, quizás un par de segundos antes de que la conexión llegue a ser realmente necesaria. El caso de una placa puntual de escarcha en una zona sombría de una carretera por lo demás rectilínea, seca e incluso soleada, no lo tengo muy claro cómo lo gestionará. Ahora bien, este diferencial ya tiene bastante complicación para, además añadirle la de funcionamiento “inteligente”, que pasa más par a la rueda exterior en curva. Es de suponer que para sus modelos con bastante más de 300 CV, Audi seguirá utilizando su tracción quattro clásica, con diferenciales central y trasero de reparto variable. En cualquier caso, y como solía decirse en los tiempos anteriores a lo políticamente correcto, “hay que ver lo que inventa el hombre blanco” (y no digamos el alemán, sin olvidar al japonés, y etc. etc.).