Utilizzo della trazione integrale

La trazione integrale è stata a lungo montata sui veicoli da fuoristrada, come le Land Rover, ma negli ultimi cinque anni sempre più produttori l'hanno offerta sulle auto stradali, dove offre gli stessi vantaggi di una migliore aderenza su strada.

Trazione integrale

Due o quattro ruote

Con la maggior parte delle auto a due ruote motrici, se una ruota inizia a girare, la trazione andrà persa perché il differenziale consente alla potenza del motore di trovare la via più facile attraverso la ruota con la minor trazione.

Se tutte e quattro le ruote dell'auto possono essere motrici e se i differenziali possono essere bloccati, l'auto può andare avanti anche se solo una delle sue ruote è

afferrando la superficie. Questa caratteristica è di evidente valore per i veicoli fuoristrada, ma significa anche che un'auto da strada a quattro ruote motrici sarà in grado di continuare su strade ghiacciate o fangose.

Split di coppia

Sebbene tutte le ruote debbano girare alla stessa velocità, la quantità di coppia, ovvero la forza di sterzata che raggiunge ciascuna estremità dell'auto, può essere variata. La Sierra 4x4 di Ford, che era basata su un'auto a trazione posteriore, ha una ripartizione della coppia di 27:63 (il 27 percento raggiunge le ruote anteriori, 63 le posteriori) per preservare il suo equilibrio di manovrabilità. L'Audi Quattro, che originariamente era a trazione anteriore ed è pesante, ha una coppia ripartita di 50:50, tutte e quattro ruote ugualmente motorizzate.

4WD permanente

Alcune auto stradali sono fondamentalmente a due ruote motrici con un'opzione a quattro ruote motrici che si attiva quando la superficie stradale lo richiede. Ma altri sono a trazione integrale permanente.

Con la trazione integrale permanente, la potenza viene alimentata attraverso il cambio a un differenziale centrale, solitamente montato appena dietro il cambio stesso. Questo differenziale divide la potenza tra anteriore e posteriore

ruote in modo tale da consentire alle ruote anteriori e posteriori di ruotare a velocità leggermente diverse quando necessario, ad esempio quando l'auto viene manovrata a basse velocità.

Se ciò non accadesse, la leggera differenza di velocità di rotazione tra le ruote anteriori e posteriori imporrebbe forti sollecitazioni alla trasmissione, una condizione nota come wind-up. L'avvolgimento verrebbe rilasciato solo se uno pneumatico perdesse aderenza.

Dal differenziale centrale, la potenza passa alle ruote anteriori e posteriori tramite un albero di trasmissione e alberi di trasmissione:la disposizione esatta dipende dal fatto che l'auto fosse originariamente a trazione anteriore o posteriore.

Sono necessari due differenziali aggiuntivi per far funzionare correttamente la trazione integrale:uno tra le ruote anteriori e uno tra quelle posteriori. Come su una normale vettura a due ruote motrici, questi differenziali consentono alle ruote su un lato di girare

più veloce degli altri, come succede quando l'auto svolta una curva.

4WD su strada

Le quattro ruote motrici per uso stradale sono diventate importanti nel 1966, quando Jensen ha lanciato il suo modello FF, basato sulla scocca Interceptor.

La FF (che sta per Ferguson Formula dal nome dell'azienda che ha progettato e sviluppato il sistema) aveva la trazione integrale permanente e freni antibloccaggio, ma l'idea non ha preso piede.

L'efficacia della trazione integrale per le auto stradali è stata dimostrata dall'Audi Quattro, che è stata successivamente trasformata in un'auto da rally di successo. Da allora, la trazione integrale è apparsa come equipaggiamento standard o come optional su vetture Ford, Alfa Romeo, Toyota e Fiat, tra le altre.

Ford a quattro ruote motrici

Ford a quattro ruote motrici Differenziale epicicloidale Per aggiungere motricità alle ruote anteriori di Sierra e Granada Scorpio a trazione posteriore, la potenza viene presa da lato del cambio da un'ampia catena di trasferimento dopo aver attraversato un differenziale centrale epicicloidale e un giunto viscoso. Un breve albero di trasmissione scorre in avanti verso il differenziale anteriore, che è montato sul lato destro della coppa. L'unico modo per alimentare la ruota anteriore sinistra è far passare un albero di trasmissione attraverso la coppa stessa all'interno di un tubo sigillato.

Blocchi differenziali

Con i sistemi a quattro ruote motrici permanenti, è necessario che ci siano dei mezzi per bloccare i differenziali, in particolare quello centrale, altrimenti tutta la trazione potrebbe andare persa se una ruota incontrasse una chiazza di ghiaccio.

Alcuni sistemi hanno un differenziale auto-energizzante autobloccante:la Ford Sierra 4x4 ha un differenziale centrale che incorpora un fluido viscoso. Quando la differenza di velocità tra le ruote anteriori e posteriori aumenta, il fluido resiste a questa tendenza e blocca il differenziale in modo che la potenza sia fornita sia alle ruote anteriori che a quelle posteriori.

I prossimi modelli quattro di Audi utilizzeranno un differenziale centrale Torsen. Questo dispositivo (Torsen è l'abbreviazione di rilevamento della coppia) utilizza ingranaggi a vite senza fine per limitare la quantità di cui uno degli assi dell'auto può superare l'altro.

La maggior parte degli altri veicoli a trazione integrale permanente, inclusa la Range Rover, hanno un bloccaggio del differenziale manuale. Quando il conducente lo inserisce, la potenza viene indirizzata sia alle ruote anteriori che a quelle posteriori, indipendentemente dal fatto che una ruota stia slittando o meno.

Alcune auto a quattro ruote motrici hanno anche un bloccaggio del differenziale posteriore. L'attivazione sia della chiusura centralizzata che della chiusura posteriore costringe entrambe le ruote posteriori a girare anche se una ruota anteriore sta slittando.

4x4 part-time

Alcune auto a quattro ruote motrici hanno la trazione integrale "occasionale" per l'uso fuoristrada e per far fronte a ghiaccio, neve e altre superfici scivolose.

Queste auto non hanno differenziale centrale, solo una scatola di trasferimento o una frizione a denti per trasmettere la spinta all'altra coppia di ruote.

Se la scatola di trasferimento fosse innestata in modo tale da utilizzare la trazione integrale per la guida ordinaria, l'assenza di un differenziale centrale causerebbe presto un rallentamento. Questo non si verifica se il sistema viene utilizzato correttamente perché la deformazione viene rilasciata ogni volta che una ruota perde aderenza.

Subaru 4WD

Il sistema Subaru può fornire energia alle ruote posteriori per uscire da situazioni difficili, ma non c'è un differenziale centrale, quindi la trazione integrale non può essere utilizzata tutto il tempo. Invece di un differenziale centrale dietro il cambio anteriore, c'è una scatola di trasferimento che incorpora una frizione a cane e non consente lo slittamento.

Il sistema Audi quattro

Disposizione Audi Quattro Per trasferire la potenza alle ruote posteriori del design originale della trazione anteriore, una flangia di trasmissione aggiuntiva emerge dal parte posteriore del cambio e si collega a un albero di trasmissione che corre al differenziale posteriore. I normali alberi di trasmissione del tipo a sospensione indipendente portano la trasmissione alle ruote posteriori. Il differenziale centrale Torsen si blocca automaticamente per la massima trazione su percorsi molto scivolosi, ma consente comunque l'uso del sistema di frenata antibloccaggio. Il differenziale posteriore può essere bloccato manualmente per partenze scivolose.

DIFFERENZIALE TORSEN

Differenziale torsionale Il differenziale Torsen è costituito da due gruppi di ingranaggi a vite senza fine — uno per ciascun albero di trasmissione — i due gruppi sono collegati tramite ingranaggi cilindrici. Quando un albero di trasmissione supera l'altro, le viti senza fine girano e trasferiscono la coppia all'altro albero di trasmissione.

Vantaggi della 4WD

Per l'autista che vuole attraversare campi fangosi, non ci sono argomenti:le due ruote motrici non funzioneranno. Ma anche per il normale guidatore della strada, ci sono alcuni vantaggi della trazione integrale.

Quando le condizioni sono pessime, quattro-

la trazione integrale offre più trazione Audi ha calcolato che il sistema quattro offre più di una volta e mezzo la trazione sul bagnato e più del doppio sul ghiaccio, rispetto alle auto a due ruote motrici.

Anche quando le strade sono asciutte, la trazione integrale consente all'auto di ridurre meglio la potenza. Uno pneumatico ha solo così tanta aderenza sulla strada, quindi più aderenza viene spesa per trasmettere potenza, meno gli rimane per resistere alle forze in curva laterali. Pertanto, se la potenza è condivisa tra le ruote, ognuna può contribuire sia alla guida che alle curve.

Svantaggi

Gli svantaggi dei sistemi a quattro ruote motrici derivano in gran parte dalla loro complessità. I macchinari extra necessari per un sistema a quattro ruote motrici sono costosi e pesanti. L'attrito aggiuntivo nella trasmissione più complessa significa un piccolo aumento del consumo di carburante, anche se l'usura degli pneumatici sarà probabilmente più uniforme rispetto a un'auto a due ruote motrici perché tutte e quattro le ruote condividono il lavoro.

L'altro problema con la trazione integrale è che, sebbene il sistema ti farà andare avanti in condizioni scivolose, non può fermare l'auto molto più rapidamente. Per questo motivo, dovrebbe essere utilizzato in combinazione con la frenata antibloccaggio.

La necessità della trazione integrale su strada è emersa solo dopo lo sviluppo di potenti auto a trazione anteriore, quando i produttori hanno scoperto che lo sterzo imponeva un limite alla quantità di potenza che poteva essere immessa attraverso le ruote anteriori. Da questo punto di vista, la trazione integrale non è forse altro che una tendenza alla moda per le auto di fascia alta. Se la tendenza continuerà, in modo che diventi la norma sulle normali auto familiari, si vedrà nei prossimi anni.

Mercedes 4-Matic

Mercedes-Benz sta sviluppando un sistema elettronico molto sofisticato controllato da un microprocessore chiamato 4-Matic che fornirà la guida su richiesta alle ruote anteriori di un'auto altrimenti a trazione posteriore. Il sistema utilizza sensori delle ruote simili a quelli che si trovano sulla frenata antibloccaggio per rilevare quando una ruota sta oltrepassando in modo da poter bloccare i differenziali secondo necessità. Se la perdita di trazione persiste, 4-Matic può ridurla riducendo la coppia alle ruote che slittano.

4WD su richiesta con sincronismo

Sincronizzazione VW Golf

Una forma alternativa di trazione integrale part-time, montata sulla VW Golf sincronizzata, fornisce automaticamente la trazione integrale quando è necessario. La trasmissione dell'auto alle ruote anteriori è identica alla normale ruota anteriore-

modello di trasmissione, ma c'è un albero di trasmissione che emerge dalla parte posteriore del cambio per azionare le ruote posteriori quando necessario.

Nell'uso normale l'auto ha solo le ruote anteriori motrici, ma se le ruote anteriori iniziano a perdere trazione e invadono quelle posteriori, il giunto viscoso all'estremità dell'albero di trasmissione si blocca per trasmettere la trazione alle ruote posteriori.

Accoppiamento viscoso

Accoppiamento viscoso

Un'alternativa automatica al differenziale autobloccante è il giunto viscoso.

L'accoppiamento è costituito da un tamburo che contiene una serie di dischi scanalati e del fluido siliconico resistente al taglio, ovvero al taglio tra i dischi. Metà dei dischi sono collegati a un albero di trasmissione e metà all'altro.