Trazione integrale, come funziona?
4WD, AWD, 4Matic, 4drive ed altre ancora, ma cosa vogliono dire queste sigle? In linea di massima dicono tutte la stessa cosa, ovvero che si tratta di trazione integrale, ma queste tipologie di trazioni non sono tutte uguali, andiamo a vedere in cosa differiscono e come si comportano!
Le sigle indicano che tutte le ruote sono motrici, 4WD sta ad indicare 4 weel drive, AWD indica all weel drive, 4Matic e 4drive, rispettivamente le sigle di Mercedes e di (non solo) Seat, dicono appunto la stessa cosa. Come abbiamo detto però, il funzionamento non è uguale per tutti i sistemi. La prima grossa differenza la fa la parola “permanente” quando si parla di trazione integrale.
Trazione integrale non permanente ad inserimento elettronico.
Prendiamo un esempio, abbiamo citato poco fa la trazione di Seat, ad esempio impiegata sulla monovolume Alhambra 4drive, questa trazione, pur essendo integrale (ovvero che coinvolge tutte le ruote) non è permanente. La vettura in oggetto è una trazione anteriore con classico differenziale e con l’aggiunta di un rimando di trasmissione al ponte posteriore (tramite albero di trasmissione classico) che arriva ad un sistema di frizioni a controllo elettronico collegato all’ingresso di un secondo differenziale classico con semiassi collegati a loro volta alle ruote posteriori.
Si tratta di un sistema di trazione integrale semplificato ed adatto a togliersi di impaccio su fondi a scarsa aderenza. La centralina elettronica, rileva eventuali slittamenti delle ruote anteriori (quelle sempre motrici) ed in caso di differenziale eccessiva della velocità di rotazione delle ruote anteriori rispetto alle posteriori, controlla il blocco della frizione che trasmette coppia anche all’asse posteriore, diventando di fatto (temporaneamente) una trazione integrale. I differenziali, sia quello anteriore che quello posteriore, non sono di tipo autobloccante, tale effetto può essere simulato attraverso l’intervento del sistema frenante; in questo caso la centralina elettronica, può azionare singolarmente le pinze dei freni per limitare lo slittamento delle ruote non in presa per trasferire la coppia motrice su quelle di maggiore aderenza.
Trazione integrale non permanente con giunto viscoso.
Esistono sistemi ancora più semplici che non richiedono l’utilizzo della elettronica, si tratta ad esempio del sistema impiegato su alcune utilitarie 4x4 che utilizzano un giunto viscoso tra il gruppo cambio-differenziale ed il differenziale posteriore. In presenza di una differenza sostanziale del regime di rotazione dei 2 assi – derivante da uno slittamento – il fluido contenuto all’interno del giunto viscoso si surriscalda (per via dello scorrimento delle lamelle collegate tra la presa di forza del cambio ed il differenziale posteriore) e cambiando la sua viscosità blocca le lamelle trasferendo coppia al differenziale posteriore. Quando lo slittamento termina (quindi il veicolo riprende aderenza e si muove) il fluido si raffredda e ripristina la sua viscosità rendendo libera una contenuta differenza di velocità tra i 2 assali (situazione normale in ogni curva). Anche questo sistema è adatto a togliersi dall’impaccio in fondi di scarsa aderenza.
Trazione integrale non permanente ad azionamento meccanico.
Si tratta delle trazioni integrali meno raffinate nelle quali la motricità è affidata normalmente ad un solo assale, in caso di necessità, la coppia può essere trasferita anche al secondo asse azionando un comando meccanico che mette in presa un albero di trasmissione anche al differenziale del secondo asse. Questo tipo di trazione è stata quasi sempre impiegata in fuoristrada non molto recenti, è adatta a percorrere strade a scarsa aderenza ma non per vetture sportive o granturismo.
Trazione integrale permanente, come funziona e per quale motivo è la migliore.
Partiamo da un minimo di teoria. Ogni ruota che aderisce al suolo ha una tenuta di strada che possiamo indicare come la forza in Kg che può sostenere prima di strisciare sul suolo e quindi perdere aderenza. Le ruote devono gestire due diverse forze, quella centrifuga (forza trasversale che si ha in curva) e quella longitudinale che può essere negativa o positiva in caso che si parli di frenata o accelerazione (se trattasi di una ruota anche motrice).
Queste due forze danno origine ad una “risultante” che è appunto la risultante vettoriale, valore che in curva senza accelerazione ne frenata, può essere solo trasversale, mentre in rettilineo può essere nulla (avanzamento a velocità e direzione costante) o completamente longitudinale (in caso di frenata o accelerazione senza cambio di direzione). Quello che conta è che in curva ed in accelerazione (anche in frenata ma non ci interessa in questo contesto) la risultante è una somma delle due forze. Questo significa che la tenuta di strada massima in kg deve essere ripartita tra forza trasversale (curva) e forza longitudinale (accelerazione). Significa anche che quanto più forte sarà l’accelerazione (coppia trasferita alla ruota) tanto meno sarà la capacità di tenuta di strada in curva (forze trasversali).
Ecco che entra in gioco la trazione integrale permanente.
Immagina ora di avere la stessa auto con lo stesso motore (quindi con la stessa coppia motrice finale) ma con trazione ripartita permanentemente su 4 ruote e non solamente su 2. Supponiamo di avere una ripartizione di coppia del 50% sui due assali (anche se di solito vi è una leggera asimmetria nel trasferimento, ad esempio 45% anteriore e 55% posteriore o anche 40/60 per avere un comportamento sovrasterzante). In questo caso la forza motrice di ogni ruota sarà dimezzata rispetto alla condizione 2WD (o 2x4 se preferisci), di conseguenza, la ruota avrà maggiore tenuta trasversale in curva in quanto meno impegnata (ricordi la risultante vettoriale?) a sopportare le forze longitudinali generate dalla coppia motrice.
Ecco che le auto con trazione integrale permanente offrono una guida più sicura e più equilibrata. Le auto con trazione 2x4, in accelerazione hanno un forte comportamento sottosterzante (trazioni anteriori) o sovrasterzante (trazioni posteriori), le auto con trazione integrale permanente (salvo casi rari come alcune Porsche turbo che hanno volutamente una ripartizione prossima a 30/70 rispettivamente su asse anteriore e asse posteriore) hanno un comportamento molto più neutro e prevedibile, oltre ad una maggiore motricità in tutte le condizioni di guida.
Anche nel caso di trazioni integrali permanenti, possono esserci dispositivi supplementari - come differenziali autobloccanti o sistemi che utilizzano i freni - per trasferire la coppia alle ruote in presa sottraendola a quelle con scarsa aderenza. Il differenziale centrale, serve a compensare la differenza di velocità dei due assali in curva, inoltre, grazie alla sua geometria, consente di progettare il sistema di trazione definendo la percentuale di trasferimento di coppia ai due assali per determinare un comportamento sovrasterzante, neutro o sottosterzante.
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