Trazione integrale: cos’è e come funziona?

Si fa presto dire un veicolo a trazione integrale, ma non tutti i sistemi AWD sono uguali. Ogni sistema è nato per determinati scopi, sicuramente tutti cercano di incrementare la motricità, per permettere di sfruttare tutti i newtonmetri di coppia ed i cavalli a disposizione del motore, ma alcuni sono ottimali per il fuoristrada e la guida a bassa velocità su fondi a bassa aderenza, altri danno il meglio nella guida sportiva al limite, su fondi a media ed alta aderenza e perché no… in pista. Vediamoli tutti.

A cosa serve la trazione integrale?

Si definisce trazione integrale la ripartizione della coppia motrice di un veicolo a motore su tutte le ruote di cui è dotato. Nel caso di veicoli a quattro ruote, questi vengono denominati gergalmente 4×4 o indicati con le sigle inglesi 4WD (four-wheel drive) oppure AWD (all-wheel drive). Ovviamente esistono anche le trazioni integrali n×n per veicoli a n ruote, come i camion 6×6 o 8×8, e via dicendo.

Usualmente viene impiegata per agevolare la percorrenza di fondi sconnessi, a forte pendenza o a scarsa aderenza e permettere così di poter proseguire la marcia, altre applicazioni invece hanno un compito di trasferire l’eccessiva potenza del mezzo a un numero maggiore di ruote per evitare un eccessivo slittamento delle stesse.

Occorre distinguere tra la trazione integrale inseribile, sinonimo del vero mezzo offroad, e la trazione integrale permanente, più votata alla guida sportiva, ma diventata la norma negli ultimi anni anche per i moderni suv. 

Quando nasce?

Sebbene la trazione integrale inseribile fosse già stata sperimentata su alcune autovetture (come la Mitsubishi PX33 o la GAZ-61), progenitrice degli odierni fuoristrada fu la celebre Jeep Willys MB, costruita negli Stati Uniti dal 1941, durante la seconda guerra mondiale, per scopi militari di trasporto leggero. Nel secondo dopoguerra, si diffuse progressivamente l’impiego privato di questo genere di veicoli, con finalità lavorative e ricreative. Modelli che hanno fatto “storia” a livello di mercato o nelle competizioni, quindi degni di nota, sono: in casa Land Rover, il Range Rover vero e proprio antesignano dei fuoristrada di lusso, mentre il Defender e il Discovery si distinsero nei memorabili Camel Trophy degli anni ottanta e novanta; il Mitsubishi Pajero, dominatore di ben 12 Rally Dakar; il Nissan Patrol e il Toyota Land Cruiser, diffusissimi nelle regioni più impervie del pianeta; fra quelli di diretta derivazione militare si ricordano, infine, l’Hummer H1, il Jeep Wrangler e il Mercedes Classe G. Un esempio più antico di trazione integrale inseribile su una vettura stradale è l’indimenticabile Citroen 2 CV 4×4 Sahara, prodotta dal 1959 al 1962 in più di 600 esemplari, dotata di due motori: si poteva scegliere se far funzionare solo quello anteriore (con la sola trazione anteriore), o entrambi (in 4×4).

A montare invece la prima trazione integrale permanente fu l’inglese Jensen FF che fu costruita dal 1966 fino al 1972. L’Audi quattro del 1980, come suggerito dal nome, è nota per essere stata la prima auto europea di grande serie ad adottare la trazione sulle quattro ruote. Da li in poi, sopratutto nei rally, si capì l’importanza che poteva avere una trazione AWD in un auto potente su ogni tipo di terreno. Ecco allora le Lancia Delta S4 e le Delta Integrali, le Subaru Impreza, le Mitsubishi Lancer e tutte le moderne auto del campionato del mondo WRC.

Come funziona la meccanica di un’integrale?

La trazione integrale può avvenire attraverso l’utilizzo di tre sistemi:

• I sistemi Part Time hanno la trazione su un solo asse e quando richiesto, la trazione viene trasmessa anche al secondo asse in modo diretto (senza un differenziale tra i due che ne faccia variare la velocità), questa caratteristica induce a creare sforzi tra i due assi mentre si esegue una curva, il che la rende indicata solo in caso di suoli a bassa aderenza.

• I sistemi Full Time, la trazione è permanente su tutte le ruote, ma tra i due assi è presente un differenziale centrale o un giunto viscoso che evita la formazioni di sforzi tra i due assi, inoltre nella maggior parte dei casi permette di bloccare il differenziale centrale e funzionare come un part-time con la funzione 4×4 inserita.
• Misto, trazione full time (permanente) o part time (inseribile), dove è possibile avere sia un sistema “part time” quindi solo due ruote motrici, sia il “full time” con le quattro ruote motrici e differenziale centrale, questo non esclude la possibilità del blocco differenziale centrale

Il cuore dei sistemi di trazione integrale è uno di questi tre componenti:

• Un giunto inseribile, di solito solo a vettura ferma, che permette una ripartizione della coppia e delle velocità 50:50 tra l’anteriore e il posteriore (è il caso dei sistemi basilari come la Fiat Panda 4×4 prima serie).
• Un differenziale centrale, che ripartisce la coppia tra l’asse anteriore e posteriore (Audi quattro).
• Una frizione a lamelle si tratta di un sistema che trasmette sempre la trazione ad un asse, mentre il secondo asse viene azionato direttamente dal cambio attraverso un sistema a frizione che si aggancia solo in caso di perdita di aderenza dell’asse principale (Fiat Panda 2a e 3a serie, Ford Focus RS, ecc…).

A valle di questi oggetti solitamente troviamo i semiassi che ripartiscono il moto dai differenziali anteriori/posteriori alle ruote.

A volte la trazione integrale da sola non basta per l’offroad più spinto: se ci troviamo con una ruota anteriore ed una posteriore prive di aderenza (situazione di twist) il veicolo non riesce comunque a muoversi. Occorre esser dotati di differenziali anteriori e posteriori bloccabili (come nel caso della Jeep Wrangler Rubicon) che permettono di avanzare anche con una sola ruota in trazione su quattro.

L’inserimento della trazione integrale e dei eventuali blocchi dei differenziali può avvenire in vari modi e può essere:

• Deciso dal conducente, si può agire su comandi meccanici (tipicamente una seconda leva del cambio) oppure su comandi elettrici che, con opportuni attuatori, agiscono sul ripartitore. E’ il caso dei 4×4 puri.
• Autonomo (slittamento controllato), con la perdita di trazione su un asse il sistema autoregolante/ autobloccante limita lo slittamento fino ad arrivare al bloccaggio e permettere un trasferimento della trazione in modo graduale.
• Demandato all’elettronica di bordo, la perdita di aderenza delle due ruote che normalmente sono in trazione, viene rilevata da sensori che fanno decidere alla centralina elettronica di inserire la trazione su tutte e quattro le ruote. Nel caso delle vetture più moderne.

E le supercar?

Anche le moderne supercar possono esser dotate di trazione AWD, per migliorare la motricità quando si trovano a scaricare tutta la robusta coppia del loro propulsori. Lamborghini sono anni che l’adotta, molte Mercedes AMG e la Nissan GT-R ne son dotate. Diversa concezione per la trazione integrale di Ferrari: 4RM. La parte più importante qui è la Power Transfer Unit (PTU), un differenziale con funzione elettronica di ripartitore di coppia motrice (torque vectoring). Il sistema è posizionato sull’asse anteriore ed è collegato direttamente all’albero motore con un sistema di ruote dentate. La compattezza globale del sistema, assicura al sistema 4×4 Ferrari un peso inferiore del 50% rispetto ai modelli più diffusi oltre che garantire una minor dissipazione di potenza lungo tutta la catena cinematica per via del collegamento quasi diretto fra motore e PTU, inoltre si riduce i tempi di risposta del 30%.

La trazione principale resta sempre quella posteriore, nella quale viene inizialmente inviata tutta la coppia motrice. A seconda delle condizioni in cui l’autovettura sta viaggiando, la PTU provvede a trasferire la coppia motrice necessaria sull’asse anteriore, che viene ripartita su ogni singola ruota grazie a due frizioni montate nella PTU. La trazione 4RM si integra completamente con il controllo della trazione E-Track e con il differenziale E-Diff che sono incaricati di ripartire la coppia sulle singole ruote dell’asse posteriore.

Diverse case automobilistiche hanno utilizzato e utilizzano tuttora un proprio epiteto commerciale per indicare i propri veicoli dotati di trazione sulle quattro ruote. Oggi in listino troviamo:

• Alfa Romeo: Q4
• Audi: quattro
• BMW: xDrive
• Ferrari: 4RM
• Mercedes-Benz: 4Matic
• Mini: ALL4
• Porsche: 4
• Subaru: Symmetrical AWD
• Volkswagen: 4motion