Hoy continuaremos con el artículo de tracción total iniciado hace algunos días en 8000vueltas. Si en la primera parte vimos los aspectos más técnicos de los sistemas de tracción total existentes en esta parte veremos como la tracción total se utilizó en la categoría reina del automovilismo, la F1.

Sin embargo comenzaremos con un coche que poco tenía que ver con la competición, sobre todo porque apenas empezaba a existir la competición en el automóvil.

Introducción

El primer automóvil que incorporó tracción total casi ni puede recibir ese nombre, dada la diferencia de connotación desde su aparición hasta la actualidad. Era un Lohner Porsche, y se apareció a finales del Siglo XIX.

Porsche utilizó una tecnología nunca vista para su desarrollo – «que marca una nueva época,» tal como proclamó la prensa en aquellos momentos – para impulsar su primer vehículo con tracción en las cuatro ruedas. El coche con motor eléctrico de buje no tenía mecanismos ni palieres, puesto que la rueda, que estaba conectada directamente al rotor de un motor de corriente continua, giraba alrededor del estator que se encontraba firmemente unido a la suspensión.

La transmisión operaba, por lo tanto, sin pérdida alguna debido a las fricciones mecánicas con un increíble nivel de eficacia del 85%. Este motor desarrollado por la empresa alemana fue incluso utilizado por la NASA para mover su vehículo de exploración lunar. Su importancia actualmente radica en que diversas empresas automovilísticas internacionales están aprovechando la base conceptual del motor eléctrico de buje de Porsche en sus proyectos de desarrollo de vehículos ecológicos.

El primer monoplaza de tracción total

Valga el Lohner Porsche como referencia histórica, pero no era en absoluto un vehículo de competición. El primer vehículo de competición que equipó tracción a las cuatro ruedas también tenía que ver con Porsche, pero en este caso era un coche italiano: El Cisitalia T360 (También conocido como Porsche 360)

Este modelo se presentó en 1946. Aunque el desarrollo estaba a cargo de Ferdinand Porsche el fabricante que ordenó su creación fue el grupo italiano Cisitalia. Este modelo supuso la quiebra de la compañía italiana, debido a los altos costes en los que incurrieron con este modelo. En 1953 se presentó al GP de Argentina pero no pudo clasificarse por problemas en el cambio y una rotura en el circuito del aceite. Esto parecería lamentable en la F1 actual, pero en realidad el número de vehículos que lograban clasificarse para una carrera era más bien reducido en comparación con la enorme cantidad de pilotos y vehículos que se inscribían, en ese año se llegaron a clasificar hasta 103 pilotos…

El mismísimo Fangio a bordo del Cisitalia

Aun con todo fue el primer coche de carreras con tracción a las cuatro ruedas, aunque bastante peculiar. Equipaba un sistema transaxle con un eje secundario para enviar potencia al diferencial delantero. Este sistema se engranaba sólo para las salidas y había de ser desconectado antes de la primera curva, ya que por la ausencia de diferencial central los dos trenes giraban solidarios. El resto de la carrera se hacía con tracción trasera.

El resto de su tecnología era muy evolucionada para la época, pues disponía de un chasis tubular fabricado en una aleación de acero/cromo-molibdeno. Desgraciadamente la suspensión fue «reciclada» de los monoplazas de preguerra, montando doble barra de torsión delante y eje De Dion detrás. En cuanto a la motorización era un bloque boxer de 12 cilindros (flat-12) de 1.492,6cc equipado con un compresor mecánico Roots que sacaba 450 Cv a 10.500 rpm. (300 Cv/l en 1949!!)

El primer intento serio

Sin embargo habría que esperar a la década de los 60 para poder ver a auténticos F1 de tracción integral en acción. En Julio de 1961 apareció en escena en una carrera menor de la multitud de las que se celebraban en Gran Bretaña un monoplaza de motor delantero con una peculiaridad, disponía de tracción total: El Ferguson P99.

La carrera en cuestión se llamaba Fórmula Internacional y se debía a un cambio de reglamento de la Formula 1 que había durado, gracias a un acuerdo, de 1954 a 1960. En 1961 estos monoplazas que aun seguían vigentes pero sin más posibilidad que correr en la citada Fórmula Internacional o en las Series de Tasmania, que duró varios años más. Esta Fórmula permitía la inclusión de otros monoplazas y estaba tan abierta que permitió al Ferguson P99 participar. Su participación se saldó con un abandono.

Sin embargo a la semana siguiente el Ferguson-Climax participó en el GP Silverstone con diferente suerte. Tras 56 vueltas Jack Fairman tuvo que entrar en boxes para que le revisaran el coche. Para arrancarlo de nuevo sus mecánicos no tuvieron mejor idea que empujar el coche. Resultado: Descalificado. Ese es el único recuerdo que la F1 conserva del Ferguson .

Técnicamente el Ferguson P99 era un prodigio, el resultado de diez años de investigación y once meses de diseño de la compañía Harry Ferguson Research Ltd. Su sistema de tracción total era tan avanzado para la época que fue lo que le animo a arriesgarse y probar suerte en la competición. Equipaba un motor de 1.5 litros que rendía 151 Cv a 7500 vueltas. Se trataba de un motor de 4 cilindros longitudinal que propulsaba el monoplaza con tracción permanente a las cuatro ruedas mediante una caja de 5 velocidades. A la postre el único Fórmula 1 de tracción total que haya logrado una victoria a lo largo de la historia (Ver anexo).

Sin embargo el radical cambio de reglamentación de 1961 lastró fuertemente las posibilidades del Ferguson P99. Para empezar había sido concebido para equipar un 2.5 V8 y el cubicaje se limitó a 1.5 en 1961, lo que aumentaba la desventaja que tenía el Ferguson por el mayor peso del sistema de tracción. Por otro lado se diseñó con motor delantero en un momento en el que todos los demás monoplazas equipaban motor delantero. Cuando el Ferguson corrió el motor trasero estaba en pleno apogeo y todos los equipos estaban corriendo con él o en plena transición hacia esta arquitectura. Para solucionar el problema del peso, que era el principal, se utilizaron exóticos materiales para la época, como las llantas de magnesio y novedosas aleaciones. Soluciones que aún hoy se siguen utilizando.

El culmen de la tracción total en la F1: 1969

Pasemos ahora al GP de Inglaterra de 1969 ,el Gran Premio de «las cuatro ruedas motrices». Hubo nada menos que cinco monoplazas inscritos. Entre ellos un McLaren, el M9A, un Cosworth 4WD, Matra MS84/1 para Beltoise que terminó noveno, y dos Lotus 63. Uno de ellos para Graham Hill, que optó por correr con el coche convencional de tracción trasera.

1969 fue un año mágico en la historia de la F1, fue el año de la aparición de los alerones, de la tracción total y de las turbinas. Paradójicamente los alerones, que eran la solución menos evidente, se quedaron hasta la actualidad.

El M9A

Centrémonos en el Mc Laren, luego veremos porqué. Fue diseñado por el suizo Jo Marquart, el cual decidió situa el motor Cosworth DFV que equipaba el McLaren de tracción trasera pero instalado al revés, con el árbol de transmisión pasando a la izquierda del cockpit. La caja de cambios se encontraba ahora entre motor y piloto. Este novedoso sistema de transmisión (novedoso pero similar al de Lotus y Matra) fue ideado por Bruce McLaren. El reparto de par era ajustable, pero estaba en principio tarado en un 70/30. Tenía, además, chasis de aluminio y soluciones para los frenos y amortiguadores alejadas de lo común (aunque de este punto no he podido hallar información técnica precisa). El problema estaba en que el piloto iba en una posición muy adelantada y se exponía a graves daños en caso de accidente. Otro problema era que el mayor peso en el tren delantero y el mayor ancho de la vía para alojar la transmisión hacían que el coche fuera tremendamente subvirador. Su rival el Lotus 63 llegó a solventar este comportamiento de una manera aceptable.

Finalmente, tras una copiosa inversión y meses de investigación el monoplaza, pilotado por Derek Bell, pinchó en la quinta vuelta. En 7 minutos finalizó el periplo de la tracción integral. Mc Laren no volvió a alinear nunca un monoplaza de tracción total.

Fue, sin embargo, el Matra MS84 con Johnny Servoz-Gavin al volante el primer y único monoplaza con tracción integral en puntuar en una carrera del mundial de F1 (aunque en realidad llevaba desconectado el tren delantero y sólo le propulsaba el trasero).

Matra MS84 de Servoz-Gavin

A señalar que existió también un Williams de 4 ruedas motrices, pero del que no hablaremos porque tenía 6 ruedas (2 delanteras para la dirección más las 4 traseras motrices).

¿Qúe motivó la aparición de estos monoplazas de tracción total en el mismo espacio de tiempo?

1. Uno de las respuestas está en el cambio de reglamento de ese año. En sólo 4 años (del 66 al 69) el cubicaje, y con él la potencia, había pasado a ser el doble (1500 a 3000 cc) mientras que el peso había aumentado de 450 a 500kg. Ratio KW/Kg muy elevado para la época.

2. El motor Cosworth que estaba utilizando casi toda la parrilla tenía la fama de tener una curva de par muy picuda, con lo que los pilotos perdían tracción frecuentemente al acelerar. Aumento de par súbito.

3. Con todo esto la potencia de los monoplazas superaba ampliamente a los chasis. El desencadenante de este tipo de soluciones fue la prohibición de los alerones móviles meses antes. Carga aerodinámica muy baja.

4. No debemos olvidar que la calidad de las gomas era muy diferente a la actual. Hacía falta más capacidad de tracción para transmitir ese par al suelo, y los neumáticos de slick no aparecerían hasta algunos meses después. Neumáticos con prestaciones muy limitadas.

Además permitían montar ruedas de igual diámetro delante y detrás, lo que reducía la resistencia aerodinámica del vehículo.

El Matra tracción total al desnudo

Estas, y otras, razones llevaron a estos cuatro equipos (tres, en realidad Cosworth sólo construyo un monoplaza a lo largo de su historia. Y lo hizo con este coche para que demostrara sobre la pista que su motor era bueno. Fracasó) a aparecer en el mismo GP con coches de tracción total. En realidad todo fue por que se corrió el rumor de que Lotus (que en aquel momento estaba desarrollando un coche tracción total con turbina de gas para la Indycar con STP) iba a aplicar la tecnología de la tracción total en la F1.

¿Por qué estos vehículos, con una solución técnicamente tan avanzada, no lograron ser adaptados a las carreras de F1?

Mientras que en el otro lado del charco los Ferguson estaban consiguiendo notables resultados en las pistas, con curvas más amplias y mayores velocidades, en Europa no acababan de cuajar. Frenadas más fuertes, trazados más técnicos se interponían.

En los circuitos ovales de la Indycar con curvas de alta velocidad la tracción total aporta estabilidad, pero sin perder la sensación de pérdida de dirección que tanto disgustaba a los pilotos. En el extremo opuesto están las superficies de muy baja adherencia, como los rallyes, en las que la ventaja del aumento de la capacidad de tracción compensa la pérdida de control.

El problema, en primera aproximación, era que al montar el sistema de tracción total se cargaba en exceso el morro del monoplaza. Y ese factor, en una pista con curvas de diferentes radios y un nivel de agarre alto, sumado a la pérdida de control sobre la dirección hacía que su rendimiento fuera más bien bajo. A esto hay que añadir que no se podía tomar una curva girando con el acelerador, que era la tendencia en aquella época, y no gustó nada a los pilotos.

Técnicamente se puede explicar de la siguiente manera. Cuando un monoplaza de F1 acelera con 1G de aceleración longitudinal se transfiere aproximadamente un 10% del peso del eje delantero al trasero. Teniendo en cuenta que el 40% de la masa está apoyada estáticamente en el eje delantero nos queda una resultante del 30% de peso sobre el eje delantero en aceleración. Si a esto le añadimos que parte del par se está transmitiendo por el eje delantero el resultado es subviraje. Y si además intentamos contrarrestarlo con el acelerador obtendremos más subviraje. Por lo que no llegó a cuajar entre los pilotos.

Para que el coche fuera del gusto de los pilotos, ya que los más destacados podían elegir si utilizarlos o no, se fue aumentando el porcentaje de par al eje trasero con intención de reducir el subviraje. Pero a medida que se aumenta el par en el eje trasero se va perdiendo la ventaja de montar la tracción integral.

Con la llegada de la revolución aerodinámica y las grandes mejoras en neumáticos finalmente la idea de la tracción total quedó desterrada, por lo que no se hizo necesario prohibirla en esta época. Su prohibición llegó en 1980, dentro de un paquete de prohibiciones de la FIA, en previsión de su posible vuelta a las pistas con la utilización del turbo y sus descomunales potencias.

FIN

Bell y Bornier, antes de que el McLaren abandonara en la vuelta 5

Este artículo es la segunda parte de:

Tracción total: descripción, catalogación y análisis (1 de 2)

Anexo:

Este anexo ha sido copiado casi integramente de TheF1.com, que hizo algún tiempo un fenómenal artículo sobre el McLaren M9A. Un artículo que ha sido un referente y del que he podido obtener mucha de la información para la realización de esta 2ª parte del artículo acerca de la tracción total. Lectura obligatoria.

Sin embargo, para ser justos con la historia hay que decir que en septiembre, en la Gold Cup británica, en Oulton Park, ante 65.000 espectadores , con 29 monoplazas inscritos y 23 participantes, Moss condujo a la victoria al Ferguson P99-Climax, la única victoria hasta la fecha de un coche con cuatro ruedas motrices en Formula 1. Para que nadie tenga duda de la calidad de la «oposición», segundo fue Jack Brabham, tercero Bruce McLaren, cuarto Tony Brooks y así hasta doce clasificados. Y para redondear la faena, Moss también marcó la vuelta rápida en carrera. Con esto termina el capítulo de antecedentes en Formula Uno de los cuatro ruedas motrices. El Ferguson, más cómodo con su motor de 2,500 cc «emigró» a la Serie Tasman (donde fue conducido en 1963 por Innes Ireland y Graham Hill) y de ahí, con el apoyo de Andy Granatelli (STP), incluso participó en los entrenamientos de las 500 millas de Indianápolis de ese año, con el camaleónico Jack Fairman al volante.

Bibliografia

Primera parte: Descripción, catalogación y análisis de diferentes soluciones de tracción integral

Race car vehicle dynamics – Milliken & Milliken

Ingeniería del automóvil – Luque, Álvarez, Vera.

Formula 1 Technology – Peter Wright / SAE

Adjustable Racing Limited Slip Differentials Utilizing Gerodisc System – Okcuoglu / SAE

http://www.carbibles.com/transmission_bible.html

http://www.km77.com/tecnica/transmision/tracciontotal/t01.asp

http://auto.howstuffworks.com/differential.htm

http://auto.howstuffworks.com/four-wheel-drive.htm

http://www.mecanicavirtual.org/transmisiones-4×4.htm

http://www.mecanicavirtual.org/diferencial-autoblocante.htm

Segunda parte: La tracción integral en la Fórmula 1

Línea histórica

http://www.4wdonline.com/ClassicCars/Racing.html

Cisitalia

http://usuarios.lycos.es/cporschecat/espanyol/porsches/cisitesp.htm

http://en.wikipedia.org/wiki/Porsche_360

Ferguson P99

http://www.ultimatecarpage.com/car/2911/Ferguson-P99-Climax.html

http://www.f1fanatic.co.uk/2007/05/10/banned-four-wheel-drive/

Resultado del GP de Gran Bretaña de 1961:

http://www.formula1.com/results/season/1961/658/

Mc Laren M9A/Lotus Type63/MatraMS86/Cosworth4WD

http://www.forix.com/8w/4wd69.html

http://www.thef1.com/destacados/historia/el-mclaren-m9a

Resultado del GP de Gran Bretaña de 1969:

http://www.formula1.com/results/season/1969/542/

Extra Lap:

Más fotos de los protagonistas del GP de Inglaterra de 1969:

Cosworth 4WD

Lotus 63

McLaren M9A

Matra MS/84

Y muchas más aquí, en esta joya del foro de historia de The F1.