Trazione integrale, non più necessaria come una volta

Vi siete mai chiesti perché fra i vari mezzi antisdrucciolevoli da usare in caso di neve non compare mai la trazione integrale? Semplice: perché sulla neve non è in grado di garantire una motricità sufficiente, anche se offre una spinta doppia rispetto a una due ruote motrici. Allora perché tutti i rally più importanti sono stati vinti con le trazioni integrali? Alt! Passo indietro: distinguiamo fra 4X4 e trazione integrale.

4x4 e trazione integrale

La prima è la soluzione che consente di inviare ad una sola ruota tutta la coppia del motore. Serve quando tre ruote sono nel fango, o sul ghiaccio, e una sull’asfalto. Perché funzioni bisogna eliminare o bloccare tutti i differenziali presenti nella trasmissione. La seconda consente, invece, di inviare costantemente un quarto della coppia del motore a ciascuna delle quattro ruote. Serve per trasmettere a terra il massimo della potenza attraverso i pneumatici. Perché funzioni bisogna che siano presenti, e funzionanti, tre differenziali (uno per assale, più uno centrale).

Riassumendo. La 4X4 si muove a bassa velocità, su terreni a scarsa aderenza, con contatto incerto delle ruote; se il motore ha 100 cavalli, possono essere trasmessi tutti ad una sola ruota. La trazione integrale ripartisce sempre la potenza fra le quattro ruote, viaggia bene in salita e in curva, quando bisogna scaricare a terra molti cavalli. Va da sé che bisogna averli, i cavalli, e per sentire la differenza bisogna anche premere sull’acceleratore.

L'aderenza

Parliamo ora di aderenza. Per semplificare, immaginiamo di avere un’auto del peso di 400 chili, ripartito in modo uguale fra i pneumatici (100 kg a testa). L’aderenza è quella forza parallela al terreno che serve al battistrada per avanzare, frenare, sterzare, percorrere le curve. Vale sempre meno del peso che agisce in verticale: su asfalto raggiunge il 90-95% del peso, sul bagnato scende al 50% e su ghiaccio e neve crolla fino al 10-12%. Questi valori sono quelli tipici di pneumatici normali (estivi) su asfalto normale. Ma con le mescole della Formula 1, più simili a un adesivo che a una gomma, si può arrivare ad aderenze pari a 3-4 volte la forza verticale (qui non si può parlare solo di peso perché agisce anche la deportanza aerodinamica a spingere verso il basso).

Cosa significano questi valori? Intanto spiegano che quando piove gli spazi di frenata si allungano (quasi) del doppio, e solo se l’asfalto è molto ruvido crescono del 50%. Ma spiegano anche che se si lascia una vettura sulla neve, con freno a mano tirato e marcia innestata, in una strada con pendenza del 12%, la macchina si muove da sola e slitta. E se la si parcheggia con la marcia dentro, dimenticando il freno a mano, basta una pendenza della metà (6%) per farla muovere. Infatti, si potrà contare solo sull’aderenza di due ruote per frenare il peso dell’intero veicolo.

Rovesciando discesa con salita il risultato non cambia. I pneumatici estivi riescono a salire solo su pendenze inferiori al 6%. Ma questo vale solo nella marcia a velocità costante e a condizione che la ripartizione dei pesi sia a favore delle ruote motrici. Aggiungiamo che, per arrivare a una velocità costante, ci vuole anche un pilota capace di superare il punto più  critico, cioè la partenza, fase nella quale è facile superare l’aderenza disponibile e arrivare allo slittamento. In definitiva, i pneumatici estivi in una trazione anteriore riescono a muoversi con pendenze del 3-4% (cioè quelle autostradali), ma se la trazione è posteriore si rimane fermi anche in pianura, a causa del minor carico verticale.

Pro e contro di trazione integrale e 4x4

Con una trazione integrale questi valori raddoppiano e possono essere sufficienti a muoversi, ma basta che una ruota inizi a slittare e immediatamente tutta la coppia del motore si scarica sul quel pneumatico, che ha minor aderenza. Infatti, è vero che i differenziali ripartiscono sempre la coppia in parti uguali, ma è la ruota meno aderente a imporne il valore. Il che significa che se una ruota slitta, le altre riceveranno coppia zero. A meno che non ci sia la possibilità di bloccare i differenziali e di trasformare la trazione integrale in una 4X4. Ma, attenzione, una 4X4 va bene per partire, ma guai se poi si mantengono bloccati i differenziali: il testacoda è garantito al primo tentativo di sterzata.

Qualcosa di analogo – ma con effetto opposto - succedeva 30 anni fa con le trazioni integrali impiegate nei rally. Abbiamo visto che se una ruota slitta, le altre ricevono coppia zero: bene, quando una ruota si blocca in frenata (per esempio, perché è all’interno di una curva) le altre raddoppiano la velocità. Infatti il collegamento per mezzo di differenziali fa sì che, fermando un albero, si raddoppia la velocità di rotazione dell’altro. Il che provoca istantaneamente il testacoda: provate a chiudere gli occhi e a immaginare che, mentre frenate, un lato della vettura parte a razzo.

L'avvento dell'elettronica

Ne sanno qualcosa i piloti che per primi si allenavano a questo nuovo sistema, negli anni Ottanta. Poi venne l’elettronica e con essa l’ABS. Ma il collegamento reciproco fra le ruote è sempre rimasto un insormontabile elemento di disturbo, e di ritardo, nella elaborazione dei calcoli che le centraline devono effettuare prima di decidere quali ruote liberare dalla pressione dei freni. Ecco perché ABS (e anche ESP) hanno tempi di reazione e di interevento più lunghi quando equipaggiano una trazione integrale.

L’ideale per questi sistemi è gestire ogni ruota in base alla propria velocità, dovuta a sua volta alla singola aderenza sul terreno. Come dire che l’ideale è gestire ruote folli, non collegate fra loro o influenzate da fattori diversi dall’aderenza. Non per nulla, la più sofisticata e sicura delle trazioni integrali, la Mercedes “4 Matic”, è dotata di una frizione su ciascuna ruota, che interrompe il collegamento reciproco appena si toccano i freni.

Oggi: i pneumatici invernali

Oggi, per fortuna, abbiamo i pneumatici invernali dotati di mescola termica (che rimane morbida anche a bassa temperatura) in grado di innalzare quel 10-12% di aderenza, su strade innevate, fino al 40-42%. Ciò vuol dire che con una due-ruote-motrici, specie se anteriori, potrò contare su un’aderenza di 80 kg (40 per ogni ruota) che sono sufficienti per partire e marciare fino a pendenze del 20-21%. E sono anche sufficienti per scaricare una discreta coppia. Al contrario, una trazione integrale (con pneumatici estivi) avrà – al massimo – 10 kg per ruota, col rischio di perderli tutti appena si accelera un po’.

Diciamo che una vettura da 1000 kg, con 100 cavalli di potenza e due ruote motrici equipaggiate di  pneumatici invernali, può scaricare tutta la sua potenza su strade innevate senza problemi. Se invece la potenza è maggiore, l’impiego di una trazione integrale (con pneumatici termici) diventa obbligatorio per sfruttare tutta l’aderenza disponibile. Ecco perché nei rally trionfa la trazione integrale. Ma ricordiamoci che trenta anni fa, quando i pneumatici termici erano agli albori, le cose stavano diversamente e la trazione integrale – guidata da quei manici che sapevano domarla – era vincente.

Dai rally alle strade

Singolarmente, lo sviluppo dei pneumatici invernali ha ricevuto una spinta determinante proprio dai rally, e proprio per poter sfruttare le doti della trazione integrale. Dai rally sono passati sulle auto di serie nei Paesi nordici. E ora ritornano da noi spodestando l’impiego – e i successi - della trazione integrale. Che tuttavia rimane una tecnologia molto sofisticata, adatta solo a chi sa veramente guidarla. E quando i cavalli sono davvero tanti.