Bentornato a Gearhead 101, una serie sulle basi di come funzionano le auto per i neofiti automobilistici.
L'ultima volta siamo entrati nei dettagli su come funziona la 4WD part-time e perché è vantaggioso avere tutte e quattro le ruote che alimentano l'auto in situazioni di bassa trazione. Oggi ci occupiamo della trazione integrale a tempo pieno e della trazione integrale (nota anche come AWD).
In entrambi i sistemi di trasmissione, tutte e quattro le ruote alimentano l'auto tutto il tempo e, come vedremo, realizzano quell'impresa utilizzando una disposizione di trasmissione simile. Ma ci sono anche alcune differenze tra 4WD a tempo pieno e AWD, che spiegheremo di seguito.
Iniziamo!
Come abbiamo discusso in dettaglio nel nostro post sulla 4WD, uno dei suoi vantaggi rispetto alla 2WD è che avere quattro ruote in movimento tutto il tempo aumenta significativamente la trazione in situazioni a bassa trazione come neve, fango e terra smossa. Se, ad esempio, le ruote posteriori colpiscono un'area a bassa trazione sulla superficie di guida, le ruote anteriori potrebbero trovarsi su un'area ad alta trazione. Con la loro alimentazione, possono aiutare a mantenere il tuo veicolo in movimento, invece di far girare le ruote posteriori mentre l'auto rimane ferma.
Tutto bene, ma perché vorresti che tutte e quattro le ruote ricevessero potenza dal motore anche in condizioni normali condizioni di guida? Perché vorresti 4WD a tempo pieno , invece di accenderlo quando necessario?
Il motivo principale è una migliore maneggevolezza. Avere tutte e quattro le ruote che muovono l'auto le consente di prendere meglio le curve e fornisce una migliore stabilità direzionale quando l'auto si muove in condizioni stazionarie. Una migliore maneggevolezza in condizioni di guida normali si traduce in una guida più sicura. Il miglioramento della maneggevolezza è uno dei motivi per cui vedi l'AWD su auto sportive e berline di lusso.
Un altro motivo è la comodità. Diciamo che stai guidando su una strada con segmenti di ghiaccio e neve ma per lo più asciutta. Invece di dover innestare e disinnestare la tua 4WD part-time quando colpisci e lasci quei punti scivolosi, con le quattro ruote in movimento tutto il tempo, non devi pensarci. Devi solo guidare.
Il grande svantaggio di 4WD e AWD a tempo pieno è che usano molto più carburante rispetto a 4WD part-time perché il motore deve trasferire la potenza a tutte e quattro le ruote, tutto il tempo.
Quindi 4WD e AWD a tempo pieno hanno tutte e quattro le ruote che muovono l'auto tutto il tempo. Ma questo solleva la domanda:come fanno questi sistemi di trasmissione senza sollevare l'auto quando si guida su superfici di guida ad alta trazione?
Come discusso nell'articolo sulla 4WD part-time, quando si attiva la 4WD, la scatola di trasferimento blocca insieme gli alberi di trasmissione anteriore e posteriore. Inviano la stessa quantità di potenza, o RPM, ai differenziali anteriore e posteriore. Quando si effettua una svolta su pavimentazione asciutta, le ruote anteriori sono costrette da una buona trazione e geometria a ruotare più velocemente delle ruote posteriori. Ma poiché l'albero di trasmissione anteriore sta andando alla stessa velocità dell'albero di trasmissione posteriore, viene creata una grande quantità di tensione che alla fine può portare a ciò che viene chiamato attacco o avvolgimento della trasmissione. Questo può danneggiare gravemente la tua auto.
Quindi, in che modo 4WD e AWD a tempo pieno evitano questo problema?
Aggiungendo un terzo differenziale al centro della trasmissione.
Proprio come sui veicoli 4WD part-time, 4WD e AWD a tempo pieno hanno sia un differenziale anteriore che posteriore sull'asse anteriore e posteriore che consente alle ruote sinistra e destra di muoversi a velocità diverse quando si effettua una svolta. Ciò impedisce il salto delle ruote che si verificherebbe con tutte e quattro le ruote in movimento.
Per evitare l'inceppamento della trasmissione che si verificherebbe a causa delle diverse velocità che le ruote anteriori e posteriori devono percorrere quando si effettua una svolta, un differenziale centrale è posizionato tra l'albero di trasmissione anteriore e quello posteriore. Ciò consente agli alberi di trasmissione anteriore e posteriore di inviare potenza sia alle ruote anteriori che a quelle posteriori, ma consente loro di muoversi a velocità diverse quando si effettua una svolta. Problema legato alla trasmissione risolto.
Quindi il differenziale centrale è ciò che consente a 4WD e AWD a tempo pieno di inviare potenza a tutte e quattro le ruote contemporaneamente, tutto il tempo.
Qual è la differenza, quindi, tra 4WD a tempo pieno e AWD?
Il più delle volte, la 4WD a tempo pieno funziona più o meno allo stesso modo dell'AWD:il differenziale centrale invia sempre la potenza del motore alle ruote anteriori e posteriori. Il differenziale centrale consente agli alberi di trasmissione anteriore e posteriore di muoversi a velocità diverse, consentendo al veicolo di funzionare normalmente, anche in curva su normali superfici di guida.
Ma consentendo alle ruote di muoversi a velocità diverse, sacrifichi un po' di trazione nel processo, in particolare in condizioni di bassa trazione come fango, neve e sporco. Questo è particolarmente vero se il differenziale centrale è un differenziale aperto. Ricordiamo dal nostro precedente articolo che il flusso di potenza dei differenziali aperti segue il percorso di minor resistenza. In impostazioni a bassa trazione, questo non è un buon affare. Ecco perché.
Diciamo che sei in un veicolo 4WD o AWD a tempo pieno con differenziale centrale aperto. Stai risalendo il tuo vialetto e le ruote anteriori colpiscono una macchia di neve ghiacciata. Pensi "Ho l'AWD! Questo non dovrebbe essere un problema". Ma è. Quelle ruote anteriori hanno la minor quantità di trazione e di conseguenza rappresentano il percorso di minor resistenza. Quindi il differenziale centrale invierà tutta la potenza alle ruote anteriori, facendole girare sul posto mentre le ruote posteriori restano lì sulla pavimentazione asciutta e non si muovono affatto. Per salire sul vialetto, sarebbe bello avere quelle ruote posteriori che prendono un po' di potenza.
Per risolvere questo problema, la maggior parte dei veicoli 4WD e AWD a tempo pieno utilizza un differenziale centrale a slittamento limitato (LSD) o Torsen. Questi tipi di differenziali offrono il vantaggio di differenziali a centro aperto, che consentono alle ruote anteriori e posteriori di muoversi a velocità diverse quando si effettua una svolta su pavimentazione asciutta, ma quando un set di ruote colpisce una parte scivolosa, invece di inviare tutta la potenza a quelle ruote, invierà comunque un po' di potenza a quelle sull'asciutto.
Quindi, nel nostro scenario su strada innevata, un veicolo 4WD o AWD a tempo pieno con un LSD centrale invierebbe parte della potenza del motore alle ruote posteriori che hanno trazione invece che tutta solo alle ruote anteriori che non hanno trazione, permettendoti per portare la tua auto su per il vialetto.
I differenziali a slittamento limitato migliorano decisamente la trazione rispetto ai differenziali aperti. Per la maggior parte degli scenari 4WD, gli LSD sono tutto ciò che serve per una trazione adeguata. Ma gli LSD non forniscono ancora ottimale trazione perché la maggior parte della potenza va ancora alle ruote con meno trazione. C'è ancora la possibilità di slittamento delle ruote.
È qui che la 4WD a tempo pieno si separa dall'AWD. I veicoli 4WD a tempo pieno hanno un differenziale centrale bloccabile integrato nella scatola di trasferimento. Quando un guidatore lo innesta, il differenziale centrale blocca insieme gli alberi di trasmissione anteriore e posteriore in modo che girino alla stessa velocità fornendo così la stessa quantità di coppia alle ruote posteriori e anteriori. Fondamentalmente, un veicolo 4WD a tempo pieno con il differenziale centrale bloccato si comporta come un veicolo 4WD part-time quando è inserito il 4WD.
Nel nostro scenario su strada innevata, un veicolo 4WD a tempo pieno con il differenziale centrale bloccato invierà la stessa quantità di potenza sia alle ruote anteriori che a quelle posteriori. Invece che le ruote posteriori non si muovano affatto (come su un differenziale centrale aperto), o solo un po' (come su un LSD centrale), le ruote posteriori si muoveranno a un buon fermo, permettendoti di far salire il tuo veicolo in sicurezza vialetto.
Alcuni veicoli a 4 ruote motrici a tempo pieno aumentano le capacità di trazione con impostazioni a bassa trazione avendo opzioni per bloccare il differenziale posteriore, o anche sia il differenziale anteriore che quello posteriore, trasformando il veicolo in un vero 4×4.
Molti veicoli a 4 ruote motrici a tempo pieno hanno anche la possibilità di passare alla marcia Lo-gear, che ti consente di fornire più potenza alle ruote mentre vai a velocità inferiori.
Proprio come non vorresti che gli alberi di trasmissione anteriori e posteriori si muovano alla stessa velocità in un veicolo 4WD part-time su superfici di guida normali, non vuoi che si muovano alla stessa velocità in un 4WD a tempo pieno veicolo anche su superfici di guida normali. Ti consigliamo di disinnestare il differenziale centrale bloccato quando ti trovi su superfici ad alta trazione.
I veicoli AWD non hanno l'opzione per un differenziale centrale bloccabile, quindi non forniscono la stessa trazione in scenari scivolosi come i veicoli 4WD. Mentre l'AWD può aiutare a migliorare la maneggevolezza su superfici di guida normali e può migliorare la trazione su strade piovose e un po' su strade innevate, non vorresti portare un veicolo AWD fuoristrada. Ecco a cosa serve l'affidabile 4WD.
Bene, ecco qua. Le basi di come funzionano 4WD e AWD a tempo pieno. Con questo, abbiamo praticamente coperto la trasmissione di un'auto. Il prossimo passo nella nostra serie Gearhead 101:la trasmissione.
