Trazione integrale, non più necessaria come una volta: le risposte ai commenti

Quasi tutti i commenti ricevuti all’articolo “Trazione integrale, non più necessaria come una volta” hanno fatto centro, nel senso che hanno individuato aspetti non trattati dal mio approfondimento - che ovviamente non poteva essere una enciclopedia – ma che fanno la differenza, in certe situazioni.

Avevo affrontato il problema partendo dai due estremi, anche dal punto di vista storico, per far comprendere la differenza costruttiva e funzionale che esiste fra la suddivisione della potenza fra le quattro ruote (alta velocità) e l’esigenza di superare ostacoli a bassissima velocità sfruttando l’aderenza di una sola ruota.

In particolare non avevo trattato le numerose soluzioni intermedie che sono state escogitate per trasformare, all’occorrenza, una trazione integrale pura (tre differenziali semplici) in una 4X4, ovvero nella possibilità di inviare ad una sola ruota tutta la coppia del motore. Tali soluzioni, in ordine storico sono: gli innesti a denti frontali, i differenziali autobloccanti, i differenziali a slittamento limitato, i differenziali Torsen, i giunti viscosi, i giunti a frizione elettrocomandata, le frizioni Haldex.

Sono tutti sistemi che rallentano o bloccano la ruota che non avendo aderenza tende a slittare, e trasmettono parte o tutta la coppia all’altro semiasse in uscita dal differenziale. E possono essere applicate a uno, a due o a tutti e tre i differenziali (caso rarissimo). Infine, possono anche sostituire un differenziale, come fa il giunto viscoso. 

Il commento di giuliolmo80

5. Ing. De Vita le faccio una domanda da ignorante

Gentilissimo Ing. De Vita

La spiegazione che ha dato sul funzionamento della trazione integrale è corretto, e na ha spiegato bene vantaggi e svantaggi tipo il fatto che il differenziale per sua natura tende a dare più coppia\velocità\potenza alla ruota con meno attrito (infatti il differenziale serve a trasmettere il moto e al tempo stesso a differenziare la velocità tra ruota interna ed esterna in caso di curva e quindi di tragitti differenti tra pneumatico interno ed esterno).

Il problema è che anche le auto a trazione anteriore\posteriore hanno un differenziale che in quanto tale ha le medesime proprietà sopra descritte… quindi se un’ auto da 1000 kg e 100cv a trazione integrale avrà 25cv per ruota che diventano subito 100cv per 1 ruota in caso di slittamento delle altre 3, anche un’auto da 1000kg e 100cv a trazione anteriore avrà 50cv per ruota che diventano subito 100cv per ruota in caso di slittamento dell’altra, con la differnza che: C’è più possibilità di slittamento per 2 ruote e 50cv l’una o 4 ruote e 25cv l’una? O meglio, c’è più possibilità di perdita di aderenza per una ruota e 50 cv o una ruota e 25 cv, ovviamento a parità di peso e coefficiente d'attrito? Quindi se il problema legato al differenziale meccanico è una costante, non potrebbe essere una variabile più interessante l'altezza da terra?
Cordialmente

Giulio

Enrico De Vita risponde a giuliolmo80

Prima considerazione: i differenziali sono dei ripartitori di coppia, cioè suddividono in parti uguali fra i due semiassi la coppia del motore. In tal modo consentono velocità di rotazione differenti fra le ruote. Questo significa che la ruota esterna alla curva, dovendo assumere una velocità maggiore e ricevendo la stessa coppia della ruota interna, trasmette a terra una maggior potenza.

Seconda considerazione: quando c’è un differenziale, la velocità dei due assi in uscita da quel differenziale viene definita dalla strada e dall’aderenza. Se la strada è dritta, la velocità è uguale; se è in curva, dipende dal raggio di curvatura. Ma se l’aderenza è molto bassa, la velocità della ruota, sia in rettilineo sia in curva, aumenta fino a pattinare. In tal caso la coppia che il motore può trasmettere a terra, e che il differenziale divide in parti uguali, incontra un limite. Tale limite è stabilito sempre dalla ruota con minor aderenza.

Ciò vuol dire che se una ruota pattina o slitta (dipende dal fatto che sia in accelerata o in frenata), le altre ruote perderanno totalmente trazione, cioè la loro coppia (e potenza) andrà a zero. Quindi in una trazione integrale, quando una sola ruota perde aderenza, la coppia (e la potenza) trasmessa alle altre va a zero. Si può indirizzate tutta la coppia su una sola ruota soltanto se vengono eliminati (o bloccati) tutti i differenziali. In tutto questo l’altezza da terra non ha alcuna influenza, se non nel trasferimento di carico. Ultima considerazione: non è mai ignorante chi sa di non sapere e cerca risposte!

Il commento di giuliolmo80

16. Grazie della risposta Ing. De Vita

E del fatto che ha spiegato con terminologia "umana" concetti sicuramente poco intuitivi.

Ripercorrendo quindi quanto da Lei descritto sul comportamento del differenziale, se ne può dedurre che:
- un'auto a trazione anteriore/posteriore (con un solo differenziale quindi) ha dei limiti di funzionamento legati al differenziale stesso?

Grazie e buon lavoro

Cordialmente

Giulio

Enrico De Vita risponde a giuliolmo80

Sì, il limite sta nel fatto che la coppia che il motore può trasmettere è legata (cioè vincolata) alla aderenza della ruota meno aderente. Per evitare questa condizione si può ricorrere a due sistemi:

- bloccare la ruota meno aderente;

- bloccare il differenziale.

I differenziali autobloccanti sono impiegati spesso anche nelle due-ruote-motrici anche nelle due ruote motrici – soprattutto per la marcia veloce su asfalto – ma su neve risolvono la situazione solo quando c’è aderenza sufficiente sull’altra ruota. In una trazione integrale, invece, forniscono il doppio di probabilità di trarsi d’impaccio.

Il commento di mikfum01

17. le mezze verità di DeVita....

mi sembra che non si è accennato al fatto che anche senza avere i differenziali bloccabili i moderni trazione integrale hano una soluzione più economica ma che funziona cioè la ruota che slitta viene frenata con la pinza dei freni in modo che la coppia venga mandata alle altre ruote simulando un differenziale autobloccante......

è chiaro quindi che sulla neve da dei notevoli vantaggi.....

piuttosto bisognerebbe sottolineare che non ci sono vantaggi quando ci si attacca ai freni....

Enrico de Vita risponde a mikfum01

I sistemi citati dal lettore mikfum01 agiscono dall’esterno (per esempio Lexus 200 e molte altre trazioni posteriori), ovvero frenano la singola ruota motrice quando la centralina e i sensori degli ESP (più evoluti) si accorgono che sta per andare in pattinamento. In tal modo la coppia viene convogliata (in parte) sull’altra ruota.

Questa soluzione – intelligente ed economica – viene adottata in genere sulle trazioni posteriori, che sono quelle più critiche nella marcia su superfici a bassa aderenza, a causa del minor peso che agisce in verticale. Tuttavia, non risolve in modo adeguato quando si hanno entrambe le ruote sulla neve, perché tendono a slittare contemporaneamente. E quindi verrebbero frenate entrambe.

Il commento di Rebecca79

18. 2WD a trazione posteriore

Diversi anni fa,ancora neopatentata,mi impantanai in una strada di campagna con la mia Ford a motore longitudinale anteriore,e trazione posteriore equipaggiata solo con differenziale "open" di tipo tradizionale;dal momento che una delle ruote motrici posteriori era immersa nel fango girava a velocità doppia,l'altra ruota su fondo asciutto,non si muoveva affatto e quindi l'auto ne è uscita con molta fatica.Molte vetture moderne dotate di differenziale tradizionale,sono equipaggiate con sistemi di controllo della trazione che simulano le funzioni degli autobloccanti,provvedendo tramite il sistema frenante,a bloccare la ruota che slitta,e favorendo in tal modo una maggiore distribuzione della coppia motrice alla ruota con migliore aderenza.Per quanto invece riguarda le auto più datate come la mia,mi sorge una domanda:si può intervenire per emulare tale sistema,azionando parzialmente i freni (o il freno a mano sulle ruote motrici posteriori) per cercare di bloccare almeno in parte la ruota slittante?Oppure non si riesce a concludere nulla ,perchè così facendo si compromette anche la motricità della ruota con maggiore aderenza ?Esiste una soluzione alternativa per districarsi da una situazione analoga?....Gradirei volentieri una risposta,perchè guidando prevalentemente in città,mi ritengo piuttosto ignorante in caso di situazioni estreme su fondi stradali fangosi,ghiacciati o quant'altro.
Grazie.

Enrico De Vita risponde a Rebecca79

Per rispondere alla lettrice Rebecca79: usare il freno a mano non serve a nulla (se non a divertirsi a fare un testa-coda) perché agisce contemporaneamente sulle ruote posteriori. Bisognerebbe avere un freno separato per ogni ruota, ma sarebbe difficilissimo dosarne l’intervento perché si rischierebbe di raddoppiare di colpo la rotazione dell’altra ruota, complicando ulteriormente la situazione. L’impiego di pneumatici termici è la sola condizione che incrementa l’aderenza di ogni singolo battistrada allontanando in origine il pericolo di slittamento.