VEICOLI FUORISTRADA 4X4
Nozioni di base
Sommario
2
3
4
5
6
7
1.1
INTRODUZIONE....................................................................................................................................................................3
1.2
Cenni storici ...........................................................................................................................................................................3
1.3
Descrizione e particolarità del veicolo fuoristrada..................................................................................................................4
1.4
Caratteristiche tecniche e definizioni......................................................................................................................................5
1.4.1
Angolo di attacco...........................................................................................................................................................5
1.4.2
Angolo di dosso.............................................................................................................................................................5
1.4.3
Angolo di uscita .............................................................................................................................................................5
1.4.4
Altezza da terra .............................................................................................................................................................5
1.4.5
Angolo di ribaltamento laterale......................................................................................................................................6
1.4.6
Massima pendenza superabile......................................................................................................................................6
1.5
Ripartitore riduttore ................................................................................................................................................................6
1.6
Motori .....................................................................................................................................................................................7
1.7
Telai e scocche ......................................................................................................................................................................7
1.8
Capacità di carico...................................................................................................................................................................8
1.9
Telai e sospensioni ................................................................................................................................................................8
1.10 Sistemi di trazione 4x4...........................................................................................................................................................9
1.10.1
Differenziali e sistemi di bloccaggio ............................................................................................................................11
1.11 Impermeabilizzazione ..........................................................................................................................................................11
NOZIONI DI GUIDA......................................................................................................................................................................12
2.1
Sterrato ................................................................................................................................................................................12
2.2
Fango...................................................................................................................................................................................12
2.3
Sabbia..................................................................................................................................................................................13
2.4
Roccia ..................................................................................................................................................................................14
2.5
Neve.....................................................................................................................................................................................15
COSA PORTARSI SEMPRE DIETRO..........................................................................................................................................16
LE DIFFICOLTA’ TIPICHE DEL FUORISTRADA E MANOVRE DI RECUPERO ........................................................................17
4.1
Salita ....................................................................................................................................................................................17
4.2
Discesa ................................................................................................................................................................................17
4.3
Pendenza laterale ................................................................................................................................................................17
4.4
Dosso e buca .......................................................................................................................................................................17
4.5
Gradino ................................................................................................................................................................................18
4.6
Solchi trasversali..................................................................................................................................................................18
4.7
Guado ..................................................................................................................................................................................18
4.8
Regole di sicurezza..............................................................................................................................................................19
4.9
La figura del navigatore .......................................................................................................................................................19
I TRUCCHI DEL MESTIERE ........................................................................................................................................................19
5.1
L'abbrivio..............................................................................................................................................................................19
5.2
La remata.............................................................................................................................................................................20
5.3
La telegrafata .......................................................................................................................................................................20
5.4
Il doppio pedale....................................................................................................................................................................20
5.5
La “retro lunga”.....................................................................................................................................................................20
5.6
Il pendolo sulla mulattiera stretta .........................................................................................................................................20
5.7
Piccolo elenco degli accessori utilizzati nella pratica del fuoristrada: ..................................................................................21
TABELLA RIASSUNTIVA .............................................................................................................................................................22
APPROFONDIMENTO .................................................................................................................................................................25
7.1
I DifferenzialI ........................................................................................................................................................................25
7.1.1
Introduzione.................................................................................................................................................................25
7.2
Il differenziale “open” ...........................................................................................................................................................26
7.3
L'uso dei blocchi nella guida ................................................................................................................................................29
7.3.1
Una Ruota Senza Aderenza........................................................................................................................................29
7.3.2
Due Ruote Senza Aderenza........................................................................................................................................31
7.3.3
Tre Ruote Senza Aderenza.........................................................................................................................................35
7.4
Tabella Riassuntiva..............................................................................................................................................................36
7.5
Il Coefficiente d’Attrito ..........................................................................................................................................................38
7.6
La Trazione ..........................................................................................................................................................................39
7.7
Considerazioni Finali............................................................................................................................................................40
2
1.1
INTRODUZIONE
La presente raccolta di informazioni non vuole essere la “Bibbia” del fuoristradista, ma molto più
semplicemente uno strumento portatore di consigli
(ma non leggi), da utilizzare prima di sedersi alla
guida di un veicolo definito da “fuoristrada” come
aiuto nel superare le possibili situazioni che stiamo
affrontando e per la conoscenza del mezzo che
stiamo guidando. Sul fuoristrada sono stati scritti
libri e trattati tutti questi presentano, nel leggere
l’indice caratteristiche in comune: capitolo riguardante la presentazione dei veicoli fuoristrada ed
eventuali cenni storici, capitolo riguardante caratteristiche meccaniche dei veicoli fuoristrada, capitolo
riguardante la scelta delle gomme, capitolo riguardante la navigazione, capitolo riguardante il deserto e capitolo riguardante LE NOZIONI DI GUIDA
FUORISTRADA.
A premessa di tutto ciò, occorre dire che, se mentre parliamo vogliamo capirci, bisogna anche parlare la stessa lingua; iniziamo quindi ad entrare in un
ginepraio abbastanza fitto, infatti oltre alla conoscenza del significato dei termini “tecnici” che definiscono alcune caratteristiche degli autoveicoli,
dobbiamo ampliare il vocabolario aggiungendo anche quei termini che normalmente vengono utilizzati nel definire il veicolo fuoristrada e ancora quei
vocaboli strani che mentre siamo sul campo di azione del fuoristrada vengono utilizzati per dare
informazioni.
1.2
Cenni storici
Considerando le strade e qualora esistenti, il tipo
di pavimentazione a disposizione dei nostri nonni,
si potrebbe pensare che l'automobile sia nata con
il concetto del veicolo fuoristrada. In effetti, non è
stata certo la scomodità dei veicoli, la scarsa affidabilità, la potenza ridotta, l'inesistenza (o quasi)
delle sospensioni. accontentare un irrefrenabile
spirito d'avventura, che ha portato a compimento
storiche spedizioni e raid in tutto il mondo, già
all’inizio del secolo. Su queste esperienze e sui
mezzi di trasporto appositamente allestiti, si sono
evolute le tecniche, affinate con il passare degli
anni, che hanno permesso la realizzazione di veicoli specifici per la marcia su terreni non preparati,
atti a superare considerevoli ostacoli naturali. Inutile dire che furono proprio gli eventi bellici che
sconvolsero l'Europa nelle due guerre mondiali a
dare impulso alla progettazione dei primi mezzi a
trazione integrale, concepiti secondo i concetti
moderni. Senza dilungarci nella descrizione dei vari esperimenti più o meno riusciti dell'anteguerra,
potremmo iniziare a considerare la capostipite dei
"tuttoterreno", la mitica Jeep. Il nome che ancora
oggi viene utilizzato comunemente per definire un
qualsivoglia fuoristrada, deriva dalla fusione (tanto
cara agli americani) di due parole: “generaI purposes”, vale a dire multimpiego. La Jeep nasce dall'esigenza dell'esercito americano di disporre di un
veicolo leggero, con portata di 1/4 di tonnellata,
utilizzabile in qualsiasi situazione e con un'estrema
mobilità.
Ad aggiudicarsi l'appalto per la costruzione fu la
Wyllis, che presentò un veicolo motorizzato con un
Ford 4 cilindri a benzina di 2.193 cc e potenza di
60 CV, denominato M38. La trazione era posteriore, con l'anteriore inseribile, il telaio e longheroni
con sospensioni a 4 balestre semiellittiche e la velocità di 96 km/h. Solo nel periodo bellico fu costruito in circa 650.000 esemplari con diverse motorizzazioni. Bisogna I arrivare al 1952 per vedere
cambiare la vecchia Jeep nella M38 che, ancora ai
nostri giorni vediamo nei vari allestimenti, tipo CJ5
e CJ7, Renegade, Laredo ecc. Nel frattempo, altri
stati producevano 4x4 destinati a rimanere nella
storia: tra questi, la "regina d'Africa", ovvero la
3
Land-Rover, nata in Inghilterra nel 1948 con la rivoluzionaria particolarità della carrozzeria in alluminio. La difficoltà nel reperimento dell'acciaio fece
di necessità virtù, esentando questo veicolo da
problemi di ruggine, tanto da farla circolare pressoché intatta fino ai giorni nostri. Nel 1970 nasceva
la sorella maggiore, anch'essa destinata a rimanere nell'Albo d'Oro: la Range Rover. Altro rivoluzionario concetto, la trazione permanente sulle 4 ruote ed un terzo differenziale centrale per permettere
considerevoli velocità con le 4 ruote motrici. Ancora oggi, attualissima ed insuperata nel "Iook", porta
da "signora" i suoi vent'anni, con aggiornamenti,
più che modifiche, a livello meccanico ed una motorizzazione turbo diesel, oltre all'originale V8.
La storia italiana del fuoristrada inizia nel 1951 con
la comparsa praticamente simultanea della Fiat
Campagnola e dell'Alfa Romeo "Matta", entrambe
denominate AR 59 per l'uso militare. Ambedue le
case, ultima la Fiat con la cessata produzione della
Nuova Campagnola, non si sono più occupate di
questo settore. L'inizio dell'invasione giapponese è
degli anni sessanta, con un'altra pietra miliare nelle
4x4: la Toyota Land Crurser BJ. Sull'onda della rapida industrializzazione del Sol Levante, questo
modello riuscirà in pochi anni a dilagare soprattutto
in Africa, riuscendo a strappare il ruolo di regina
alla Land-Rover, che nel frattempo ha dormito sugli allori. Sono numerosi e svariati gli altri modelli
che meriterebbe menzionare, ma ciò richiederebbe
un trattato a parte.
1.3
Descrizione e particolarità del veicolo
fuoristrada
Per essere definito tale, un veicolo fuoristrada deve rispondere ad un certo numero di caratteristiche
costruttive, tra le quali quella di avere 4 ruote motrici non è sicuramente la principale. Le caratteristiche sostanziali da tenere presenti sono invece:
angoli di attacco, di dosso e di uscita; altezza da
terra; esistenza di un ripartitore riduttore; costruzione semplice (affidabile) e robusta; motori con
buone caratteristiche di coppia a bassi regimi;. con
telaio, scocche e sospensioni atte a sopportare le
massime sollecitazioni; capacità di carico. Anche
se questi punti, con la rapida evoluzione del settore, vengono sempre più sposati ad un tipo di comfort impensabile fino a qualche anno fa, è bene
siano chiari, anche ai fini di una valutazione dei vari mezzi.
Land Rover Discovery - angoli caratteristici
4
1.4
1.4.1
Caratteristiche tecniche e definizioni
Angolo di attacco
Si definisce tale l’angolo formato dal piano orizzontale, su cui appoggia il veicolo, e da una ipotetica
linea tangente la ruota anteriore ed il punto anteriore più basso e sporgente della carrozzeria o del
telaio. Maggiore sarà l'angolo, migliore sarà la
possibilità di affrontare un ostacolo a sviluppo verticale o una salita senza toccare o danneggiare il
veicolo. Anche l'altezza da terra della carrozzeria,
delle balestre e della tiranteria dello sterzo giocano
un importante ruolo nella definizione di questo angolo.
1.4.2
1.4.4
Altezza da terra
Abbiamo già visto come questa sia importante nella determinazione dell'angolo di dosso. Parlando
però di altezza minima da terra, si prenderà in esame la parte inferiore del veicolo più vicina alla
superficie di appoggio. Generalmente si tratta dei
differenziali, anteriore e posteriore.
Angolo di dosso
I nome stesso lo definisce. È in sostanza caratterizzato dall'altezza da terra del veicolo, nonché dalla parte centrale più bassa. Determina la possibilità
del veicolo di superare un dosso più o meno acuto,
senza spanciare e trovarsi così appoggiato sul telaio o sulla scocca, con conseguente perdita di aderenza delle ruote. Queste, infatti, scavando nel
tentativo di far procedere il veicolo, ostacolato dall'attrito con il terreno, finiranno col girare a vuoto,
con le sospensioni completamente estese. Più alta
è la vettura, migliore sarà l'angolo di dosso, ma attenzione, poiché un'eccessiva altezza da terra
comporta un baricentro parimenti alto, e quindi una
scarsa stabilità di tutto il mezzo. L'ideale sarà
quindi un buon compromesso.
1.4.3
usa proteggerlo con una piastra. in modo che questa "scivoli'. sull'ostacolo, salvaguardando l'integrità del serbatoio.
Angolo di uscita
Valgono le considerazioni fatte per l'angolo di attacco. Va precisato che in genere è comunque più
acuto e quindi meno accentuato del primo. Ciò è
dovuto al pianale di carico posteriore, soprattutto
nei veicoli a passo lungo. Nei pickup, tanto di moda attualmente, il grande sbalzo posteriore dovuto
al generoso cassone penalizza ancora di più questa caratteristica. La buona altezza da terra di
questi veicoli ne rende comunque più che accettabile la manovrabilità in fuoristrada.
II serbatoio del carburante, di norma installato posteriormente tra i due longheroni del telaio, è un
altro degli elementi che influiscono sull'angolo di
uscita. Qualora non sia già installata dalle case, si
Land Rover Discovery – altezza minima da terra
Ovviamente, nelle vetture a scocca portante e a
ruote indipendenti (tipo Nuova Campagnola), questi possono essere installati più in alto, conferendo
al veicolo una maggior luce da terra. Ultimamente
il Ministero dei Trasporti ha precisato, nelle normative per la definizione dei veicoli . "fuoristrada", che
l'altezza minima da terra per cui possono essere
considerati tali è di 19 cm. In effetti, una misura inferiore creerebbe seri problemi di mobilità e pericolosi urti nella marcia fuoristrada. Come vedremo in
seguito, è possibile intervenire aumentando questa
altezza con adeguati pneumatici.
L’altezza minima da terra di un veicolo varia anche
a seconda delle condizioni di carico e del tipo di
sospensioni utilizzate. Se l’autovettura è dotata di
ponti rigidi sia anteriormente che posteriormente,
l’altezza minima da terra, normalmente riferita alla
boccia del differenziale non varia in quanto le sospensioni cedono senza cambiare gli angoli caratteristici delle ruote rispetto al terreno. In caso di
sospensioni indipendenti, si avrà un abbassamento del veicolo con la variazione dell’altezza minima
da terra determinata dalla variazione degli angoli
caratteristici della sospensione stessa.
5
1.4.5
Angolo di ribaltamento laterale
L’angolo di ribaltamento laterale di un autoveicolo
definisce il limite massimo oltre il quale il veicolo
non è più controllabile a seguito del distacco delle
ruote da uno stesso lato dovuto alla inclinazione
laterale troppo elevata, solitamente le case automobilistiche esprimono l’angolo di ribaltamento in
condizioni di veicolo scarico (con il solo guidatore)
su terreno inclinato e con aderenza ottimale.
Il ribaltamento laterale a seguito del superamento
dell’angolo limite è il pericolo maggiore per chi pratica fuoristrada, nell’affrontare i percorsi spesso il
terreno è cedevole più di quanto si pensa e ci si
trova con l’autovettura appoggiata su un fianco con
le conseguenze valutabili da un carrozziere e con il
rischio che nel tentativo di raddrizzare il mezzo si
provocano altri danni. L’angolo di ribaltamento è
fortemente dipendente oltre che dal tipo di fondo
anche dalle condizioni di carico del veicolo stesso,
i portapacchi caricati oltre misura abbassano notevolmente il valore dell’angolo di ribaltamento e determinano condizioni di elevata instabilità anche
durante la marcia normale. Il veicolo fuoristrada è
forse il peggior mezzo per affrontare le forti inclinazioni (laterali o frontali) in quanto per sua caratteristica presenta un baricentro molto alto rispetto
alle vetture stradali che innalza ulteriormente il rischio di instabilità laterale del veicolo stesso.
1.4.6
Massima pendenza superabile
La massima pendenza superabile esprime la massima inclinazione (rampa) che un veicolo fuoristrada può superare in condizioni di pieno carico, con
partenza da fermo, in condizioni di aderenza ottimali e con la marcia più corta inserita.
Le condizioni al contorno sono estremamente importanti, difficilmente facendo del fuoristrada ci troveremo ad affrontare salite il cui fondo è liscio come un biliardo e asfaltato in modo da permettere la
massima aderenza tra i pneumatici e il terreno
stesso. Sarà più realistico affrontare salite con buche e terreno friabile che appena toccato da una
ruota cede impedendo di procedere. Una ricognizione a terra sicuramente ci aiuterà a capire come
affrontare la salita, se di slancio o in trazione e soprattutto permetterà di verificare a cosa vado incontro alla fine della salita stessa.
1.5
Ripartitore riduttore
Oggi i veicoli, o per meglio dire le berline a trazione integrale, sono sempre più apprezzate e numerose. Per la Audi è iniziata e divenuta una vera e
propria filosofia costruttiva già anni orsono con la
Audi Quattro.
Ripartitore riduttore LAND ROVER – LT230T
Da allora quasi tutte le case hanno progettato ed
immesso sul mercato modelli con trazione 4x4
permanente o inseribile. Ben raramente, però,
queste vetture dispongono di un "riduttore" che agisca su tutte le marce demoltiplicandone i rapporti. Solitamente viene installato un "primino", una
ulteriore riduzione della prima marcia, da utilizzare
solo in caso di estrema necessità. Sui fuoristrada
invece la possibilità dei rapporti ridotti è determinante ai fini della mobilità e dello specifico utilizzo.
La sola presenza delle marce normali, infatti, limiterebbe drasticamente la pendenza superabile e la
6
possibilità di affrontare qualsivoglia ostacolo con il
motore in coppia a velocità ridotta.
Su mezzi destinati all'impiego stradale, l'adozione
delle 4 ruote motrici è destinata solamente ad aumentare le doti di tenuta e stabilità in condizioni di
scarsa aderenza (asfalto bagnato, neve, ghiaccio).
Sono stati costruiti veicoli fuoristrada, anche I militari, con la sola possibilità del primino, ma si tratta
per lo più di veicoli leggeri, in cui il rapporto peso/potenza gioca un ruolo basilare. Costruzione
semplice e robusta Nonostante quanto proposto
oggi dal mercato, vale a dire delle "Rolls Royce"
da fuoristrada, se guardiamo bene sotto gli optional, le moquette, le cromature, le rifiniture, le plastiche, il veicolo rimane essenzialmente semplice e
robusto. Questo a beneficio dell'affidabilità. Rimane sempre attuale il concetto: meno cose ci sono,
meno se ne possono rompere.
Quindi, un esame delle parti fondamentali, e cioè:
motore, trasmissioni, telaio, sospensioni, dovrà
meritare la fiducia dei tecnici più esigenti, prima di
convincere anche l'utente, sempre più destinato ad
essere fuorviato da allettanti "goloserie" estetiche
od innovative, spesso a discapito della durata nel
tempo.
1.6
Motori
ria" considerevole, ma presente solo ad elevati
numeri di giri, sotto i quali il motore tende a morire.
Motore F10A SUZUKI 1.0 l
Una buona scelta dei rapporti ed una giusta potenza sono gli elementi fondamentali per la facilità di
guida e l'aderenza anche nelle condizioni più esasperate. Da considerare, inoltre, il citato rapporto
peso/potenza. Possiamo infatti sicuramente disporre di motori di generosa cilindrata, con potenza esuberante e buone doti di coppia, ma tutto ciò
influirà sul consumo e quindi sull'autonomia e, soprattutto, sul costo sia iniziale che di mantenimento
del veicolo, tasse a parte.
LAND ROVER V8 – 3.5 litri benzina
LAND ROVER – 300 TDI
Senza dilungarci in un prolisso trattato tecnico, è
bene fare alcune considerazioni sommarie sui propulsori atti a "muovere" i veicoli "offroad".
Dato il peso generalmente considerevole, più che
la potenza, sarà la dote di coppia ai bassi regimi a
garantire le prestazioni del mezzo. Infatti, una potenza non eccessiva, ma erogata per lo più "in
basso", sarà senz'altro preferibile ad una "cavalle-
1.7
Telai e scocche
Il veicolo fuoristrada deve per forza di cose sopportare sollecitazioni impensabili per mezzi tradizionali. Gli i organi interessati dovranno quindi essere adeguatamente dimensionate. Una delle soluzioni costruttive più affidabili e collaudate è il telaio a longheroni con rinforzi trasversali.
7
Suzuki Grand Vitara – telaio e organi meccanici
La resistenza ai colpi, alle torsioni e l'assorbimento
delle vibrazioni della carrozzeria, montata elasticamente su di esso, lo rendono ancora il più affidabile. Anche in caso di un considerevole incidente, che possa averne piegato la struttura, è spesso
possibile intervenire ripristinandolo, mentre sarà
molto piò precario e difficoltoso nel caso di una
scocca portante. Quest'ultima, qualora adottata,
avrà comunque dei rinforzi ed in alcuni casi dei
semitelai e potrebbe comportare, come aspetto
positivo, un contenimento del peso, rispetto al telaio. Finora tuttavia, le soluzioni adottate non hanno dimostrato differenze notevoli. Per quanto riguarda le sospensioni, siano esse, come esamineremo in seguito, indipendenti, a ponti rigidi, molloni, balestre o miste, dovranno garantire una sicura
affidabilità e durata e la necessaria, ampia escursione per mantenere l'aderenza del veicolo. Dovranno avere una struttura semplice, atta alla periodica manutenzione e alla sostituzione degli ammortizzatori.
1.8
somministrare un arido e complesso trattato di
meccanica, compito di ben più qualificati esperti, si
reputa opportuno offrire una sommaria ed intelligibile panoramica delle differenti caratteristiche dei
vari elementi propri del veicolo fuoristrada. Le nozioni di base potranno tradursi, all'atto pratico, in
un valido aiuto per affrontare piccoli interventi di
manutenzione e riconoscere eventuali problemi
che possono verificarsi nell'uso del fuoristrada. Potranno comunque chiarire meglio le idee, ai fini di
una valutazione del veicolo in caso di utilizzo e acquisto. Per realizzare questo obiettivo il metodo più
semplice e pratico sarà quello di esaminare degli
“spaccati" tecnici di modelli con caratteristiche comuni ad una vasta gamma e comunque, più impiegati e commercializzati.
1.9
Telai e sospensioni
Come abbiamo detto, la soluzione più diffusa ed
affidabile è quella del telaio a longheroni longitudinali, con traverse di rinforzo trasversali. Su questi
vengono installati diversi sistemi di sospensioni,
come quelli a ponti rigidi con balestre semiellittiche
all'avantreno e al retrotreno.
Quest'ampia diffusione deve il suo successo ad
un'estrema affidabilità e semplicità costruttiva. La
balestra, pur non garantendo al ponte l’escursione
ottenibile con l'impiego dei molloni, lavora meglio a
pieno carico e da se costituisce l’ancoraggio del
ponte al telaio. Inoltre, in caso di deterioramento
degli ammortizzatori, l'attrito tra un foglio e l'altro
della stessa crea un, seppur modesto, effetto ammortizzante.
Capacità di carico
Tralasciando la categoria "mini" tanto diffusa, ma
destinata soprattutto all'uso domestico/sportivo, la
capacità di carico è una prerogativa tipica della
maggior parte dei fuoristrada. I sedili posteriori abbattibili, quando non vi siano le panchette laterali
meno ingombranti, e le buone dimensioni sia dell'accesso posteriore che dello spazio interno permettono il carico di colli voluminosi. Questa possibilità, incrementata nei veicoli a passo lungo, per
non parlare dei pickup, viene apprezzata nell'impiego industriale del fuoristrada al posto dei classici furgoni in zone dove si rendano necessarie le 4
ruote motrici (zone di montagna, cantieri edili, zone
con prevalenza di strade sterrate ecc.). Più che
Unitamente ad essa, vengono di norma impiegati
ammortizzatori idraulici a doppio effetto e barre
stabilizzatrici. Sempre sul telaio a ponti rigidi, troviamo il sistema a molloni. Detta soluzione garan8
tisce un confort più elevato e generalmente una
migliore tenuta di strada oltre ad una notevole aderenza in fuoristrada, grazie alle ruote sempre attaccate al terreno, data l'ampia escursione a disposizione. Per contro, il sistema risulta più complesso per quanto riguarda l'ancoraggio al telaio, e
chi lo ha adottato ha dovuto impegnarsi non poco,
dal punto di vista ingegneristico, per garantire il
necessario assetto e la tenuta di strada.
Jeep Cherokee KJ – sospensione anteriore a ruote indipendenti
Care ai giapponesi e tipiche dell'ultima generazione dei fuori strada sono le soluzioni "miste", vale a
dire ruote indipendenti all'avantreno e balestre o
molloni al retrotreno. La sospensione a ruote indipendenti non è dissimile da quella di impiego stradale. È costituita da due o quattro bracci o triangoli
indipendenti tra di loro, connessi a molle o barre di
torsione. Il vantaggio è quello di un estremo comfort di guida, lo svantaggio la limitata escursione
delle ruote e la scarsa altezza da terra dei componenti.
1.10 Sistemi di trazione 4x4
Anche in questo caso partiamo dallo schema più
classico, che è quello della trazione posteriore con
l'anteriore inseribile. Dal cambio parte un primo albero di trasmissione, che va al gruppo riduttore/ripartitore; da questo si dipartono altri due alberi,
uno connesso al differenziale posteriore, sempre in
trazione, ed il secondo all'anteriore, inseribile
quando necessario con l'apposita leva di comando.
Sempre con questa leva o, a seconda del modello,
con una leva aggiuntiva, si inserisce il riduttore;
che demoltiplicherà tutti i rapporti del cambio, offrendo una gamma di marce specifiche per la guida in fuoristrada.
Su questa base vi sono numerose varianti, tipo
l'assenza dell'albero di trasmissione dal cambio al
riduttore, in quanto questi sono solidali, oppure la
trazione permanente anteriore, con la posteriore
inseribile (meno comune e più tipica nelle berline
4X4). Il sistema descritto è comune alla maggior
parte dei fuoristrada. Con esso bisogna avere l'accortezza di non viaggiare mai su strade asciutte ed
asfaltate con la doppia trazione inserita, poiché si
rischierebbe, oltre ad un rapido consumo dei
pneumatici, di danneggiare anche seriamente, a
lungo andare, il ripartitore, i differenziali ed i semiassi, sottoposti ad uno sforzo anomalo. Ciò è
dovuto al fatto che in curva le ruote anteriori effettuano un tragitto più lungo di quelle posteriori, con
una conseguente differenza nel numero di giri, che
viene trasmessa, attraverso i differenziali e quindi
gli alberi di trasmissione, al gruppo ripartitore, destinato appunto a "ripartire" in misura identica la
trazione anteriore e posteriore. Questa discordanza s'annulla solo con lo "slittamento" di una delle
ruote posteriori, che però in questo caso si trova in
una situazione di massima aderenza (asfalto). È
intuibile quindi come tutto questo sforzo vada ad
influire su tutti gli ingranaggi interessati. Il problema invece non sussiste in fuoristrada, dove questo
"assestamento" si verifica senza sforzo e non risulta nemmeno percettibile.
Chiarito questo punto, passiamo ai sistemi di trazione integrale permanente. Un tipico esempio è la
Land-Rover. Si tratta di una soluzione di estrema
praticità, tradotta inoltre in elevata sicurezza nella
guida stradale. Proprio per i motivi spiegati nel
precedente paragrafo, è stata prevista la presenza
di un terzo differenziale, centrale, posto tra i due
alberi di trasmissione. Questo ha il compito di assorbire le differenze di rotazione delle due trasmissioni, anche in caso di velocità elevata. Il sistema è
bloccabile con una leva, quindi escludibile, in caso
di marcia in fuoristrada. Infatti per il funzionamento
proprio dei differenziali, quando operante, nel caso
di slittamento di una sola ruota, scaricherà tutta la
potenza su questa, in modo tale da mantenere il
veicolo fermo.
Una ulteriore semplificazione e soluzione si è raggiunta con l'adozione di un differenziale "pensante". Ferguson (giunto viscoso), che si blocca automaticamente in caso di necessità.
9
JEEP TJ- catena cinematica trasmissione
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
differenziale anteriore
albero trasmissione anteriore
differenziale centrale (transfer)
giunto differenziale-albero trasmissione posteriore
differenziale posteriore
culla giunto cardanico anteriore
albero trasmissione posteriore
culla giunto cardanico posteriore
Distribuzione delle velocità in un differenziale durante il moto in
curva - c differenziale
JEEP TJ – ripartitore riduttore NP 231
10
1.10.1 Differenziali e sistemi di bloccaggio
I differenziali costituiscono le gioie ed i dolori dei
fuoristradisti. Essendo tra gli organi più sollecitati,
sono abitualmente dimensionati di conseguenza,
ma le frequenti violenze che subiscono possono
causare a lungo andare, dopo il "fischio" di avvertimento, un drastico cedimento. È quindi buona
norma controllarne periodicamente l'olio, evitare
bruschi strappi od accelerazioni, non insistere nel
dare gas a macchina piantata, ed altre cose del
genere, per allungarne la vita.
Differenziale DANA con sistema di bloccaggio elettronico
Molto spesso come optional, meno frequentemente di serie, troviamo vari sistemi di bloccaggio, estremamente utili in fuoristrada, per assicurare un
supplemento di motricità e trazione in condizioni
critiche. Il bloccaggio varia in percentuali comprese
fra il 30% e il 100% a seconda dei modelli. Gli autobloccanti classici in genere assicurano un
60/80% moderni giunti viscosi o a bloccaggio progressivo raggiungono il 100% (Ferguson, Gleàson
Thorsen ecc.). Uno dei sistemi più pratici, affidabili
e di sicuro rendimento è il sistema di bloccaggio
manuale al100%.
rimento, si perderà la direzionalità dello sterzo, in
quanto le ruote si muoveranno insieme a pari numero di giri. Va quindi impiegato solamente nell'affrontare un ostacolo rettilineo e disinserito a superamento dello stesso non bisogna inoltre abusare
di questi sistemi ma inserirli solo quando strettamente necessario e preventivamente, a veicolo
fermo, non sull'ostacolo con le ruote in movimento,
poiché si rischierebbe di danneggiare il differenziale od i semiassi per il contraccolpo.
1.11 Impermeabilizzazione
Uno dei dati spesso riportati nelle caratteristiche
dei veicoli 4x4 è la capacità di guado, più o meno
elevata a seconda della predisposizione della vettura e delle doti volute dal costruttore. Chiaramente questo dipende da come si affronterà il guado.
Le doti di impermeabilizzazione riguardano invece
soprattutto il motore. Come già specificato, il diesel
vanta notevoli capacità "subacquee". Da motore
termico qual è, comunque, necessita di aria (molta) per respirare. Se al posto dell'aria gli proporremo dell'acqua, dato il notevole rapporto di compressione, si vendicherà rischiando di crepare la
testa, nonché piegare bielle ed albero motore.
L'acqua, oltre che dalla presa d'aria, da cui può
venir aspirata, può infiltrarsi dall'alloggiamento
dell’astina dell'olio, dai vari sfiati previsti, nonché
mandare in "tilt" tutto l'impianto elettrico mettendolo, a massa.Solo alcuni veicoli prevedono come
optional l'installazione dello "snorkel", costituito da
un tubo che porta ad altezza del tetto la presa d'aria del motore.
Differenziale posteriore Dana per autovettura VIPER 7.0 l 10
cilindri
Land Rover Discovery – altezza guado
Mercedes a, su ambedue i ponti, ma alcune ditte
specializzate hanno messo a punto sistemi analoghi per vari tipi di vetture. Quando uno di questi
sistemi viene montato anche sul ponte anteriore,
bisogna tenere ben presente che, in caso di inse11
2
NOZIONI DI GUIDA
Nella guida off road non si è mai imparato abbastanza e ogni giorno anche il più esperto dei fuoristradisti può trovarsi di fronte a situazioni nuove o
impreviste per risolvere le quali occorre sempre
applicare alla propria esperienza un minimo di inventiva.
2.1 Sterrato
La guida su fondo sterrato prevede comunque
l’utilizzo della trazione sulle 4 ruote, non sono rari i
casi in cui, sottovalutando la strada bianca, anche
piloti di un certo livello siano finiti fuori per non avere utilizzato le 4 ruote motrici e per avere, forse,
avuto il piede un po’ pesante. E’ un fondo che predispone istintivamente alla velocità: questa nuvola
bianca che ci corre dietro mentre si attraversa la
campagna ci fa sempre sentire un po’ alla “ParisDakar” ed è per questo motivo che va affrontato
con le dovute cautele: per guidare sui fondi sterrati
non è generalmente necessario utilizzare le marce
ridotte anche se, a seconda della complessità e
della tortuosità del percorso, può essere utile innestare il riduttore per “sentire meglio” la fuoristrada.
Essendo un fondo mosso lo sterrato non garantisce la precisione nelle traiettorie ed è dunque buona norma giocare d’anticipo, sentire la 4x4 che, in
linea di massima, avrà un comportamento “scivoloso” ma costante, anticipando le traiettorie di entrata in curva e assicurandosi buoni spazi di arresto. Su questo tipo di fondo è consigliabile gestire
l’acceleratore e il freno con una certa dolcezza. Il
regime di giri del motore dovrà essere abbastanza
alto, prossimo alla coppia, in modo da permettere,
levando il piede, un buon freno motore, accelerando, una buona gestione del veicolo. E’
sconsigliabile lanciare la vettura con marce alte e
regime basso, condizione nella quale non si ha il
pieno controllo del mezzo. Nella preparazione del
mezzo è buona norma sgonfiare leggermente le
gomme per far sì che parte delle asperità della
strada vengano assorbite dalle stesse
alleggerendo il lavoro delle sospensioni;
pneumatici troppo stradali non sono l’ideale per la
guida su sterrato, poiché pattinano molto rendendo
la guida più difficoltosa e meno sincera; una
tassellatura intermedia, non troppo accentuata, è
l’ideale. Nella guida in colonna è bene pensare al
mantenimento di una certa distanza dal veicolo
che precede per evitare che eventuali sassolini
lanciati dalle gomme danneggino il nostro mezzo e
no il nostro mezzo e per garantirci una buona visuale evitando la polvere sollevata.
Tabella riassuntiva
Gestione ideale
Pressione gomme
Sterrato
Poco sotto il normale
Larghe con tassellatura non
troppo pronunciata
Tipo di gomme
Riduttore
Cambio di marcia
Regime motore
Velocità
Da evitare
2.2
No
Si
Motore in tiro prossimo alla
coppia max
Non vincolante ma è bene
non esagerare
Utilizzo della sola trazione
posteriore; frenate e partenze troppo brusche
Fango
Il fango suscita nel fuoristradista istinti celati e selvaggi, la sfida con questo elemento è ciò che, generalmente, più affascina sia il neofita che “la vecchia volpe”. La guida nel fango, oltre a richiedere
una certa dose di destrezza nel controllo del mezzo, richiede un buon feeling con la propria 4x4 e
una buona tecnica: innanzitutto va specificato che
il fango non è tutto uguale, la differente densità data dalla quantità di acqua e la sua profondità creano situazioni nettamente differenti che vanno affrontate sempre in modo diverso. Quello che possiamo indicare in queste poche pagine sono le
12
condizioni standard di approccio che non potranno
comunque mai rimpiazzare l’esperienza fatta sul
campo. Nel fango la 4x4 avanza senza sensibili
problemi fino a quando non “spancia”, cioè fino a
che gli organi di trasmissione e il telaio restano
staccati da terra; la fangaia va affrontata con relativa lentezza e determinazione, il riduttore sarà inserito e la marcia utilizzata dovrà essere sufficientemente alta per fare avanzare la 4x4 senza però
scavare. Una velocità eccessiva ci “lancerebbe”
nel mezzo della fangaia senza darci la possibilità
di effettuare manovre di rientro in caso di “piantata”: bisogna tenere presente che man mano avanziamo nel fango ci creiamo una strada per la quale
siamo sicuri di poter transitare; nel caso la fangaia
diventasse più profonda del previsto e la macchina
tentasse di spanciare, avremo sempre la possibilità di divincolarci con una manovra di retromarcia.
Nel fango il pneumatico non deve “galleggiare”,
anzi deve poter affondare fino a trovare la consistenza utile al movimento della fuoristrada, è per
questo motivo che, per questo utilizzo, sono consigliabili gomme alte e strette con una buona tassellatura piuttosto che larghe che, sebbene con una
tassellatura pronunciata hanno difficoltà ad evacuare la mota tra i tasselli trasformandosi più facilmente in “ruote di terra” completamente lisce.
Nel fango sono da evitare le manovre strette e le
fermate inutili durante l’attraversamento, poiché tali
manovre andrebbero a “scavarci la fossa” ; inoltre
la gestione dello sterzo va molto ben dosata perché, soprattutto in presenza di solchi e visto il poco
attrito esercitato dalle ruote, rischiamo di trovarci a
ruote girate anche dopo aver superato la fangaia,
cosa
che,
recuperando
improvvisamente
l’aderenza, ci porterebbe a sterzate impreviste. La
fuoristrada va gestita nel modo più dolce possibile,
anticipando le curve in funzione dell’aderenza, il
motore va tenuto ad un regime tale da permetterci
l’eventuale accelerata che, liberando per forza
centrifuga le gomme dal fango, ci fa recuperare
l’aderenza perduta (vedere “telegrafata” nel paragrafo “i trucchi del mestiere”);è sconsigliabile cambiare marcia durante l’attraversamento e le ruote
vanno tenute ad una pressione di circa 0,5 bar sotto al nominale, la qual cosa permette alle stesse di
meglio aggrapparsi al fondo e di deformarsi durante il rotolamento quel tanto da “scrollarsi” di dosso
il fango rimasto tra i tasselli.
Tabella riassuntiva
Gestione ideale
Pressione gomme
Fango
0,5 bar sotto il normale
Strette e alte con tassellatura
molto pronunciata
Tipo di gomme
Riduttore
Cambio di marcia
Regime motore
Velocità
Da evitare
2.3
Si
No
Prossimo alla coppia max.
Lenta ma costante
Fermate durante il passaggio
e velocità di “non ritorno”
Sabbia
La sabbia è un po’ la chimera di ogni fuoristradista:
tanto è desideroso il neofita di affrontarla tanto la
ama/odia chi la conosce bene.
La guida sulla sabbia richiede l’attenzione di rimanere sempre col motore in tiro, la velocità sarà tale
da garantire il galleggiamento della 4x4, la marcia
dovrà necessariamente essere lunga e le manovre
di partenza e arresto particolarmente dolci. Per
fermarsi è praticamente inutile utilizzare il freno
perché il peso stesso della vettura in decelerazione la arresta in spazi brevi.
La manovra di partenza su sabbia va effettuata,
come per la neve, utilizzando la marcia più lunga
che la situazione ci consente: scaricando troppa
potenza a terra con una marcia corta rischieremmo
di scavare una buca sotto ogni ruota assicurandoci
ore di lavoro di pala e piastre per liberarci. Avendo
13
la possibilità di farlo è buona norma fermarci in discesa in modo che il peso stesso della macchina,
al momento della ripartenza, ci aiuti a svincolarla.
Le ruote, oltre ad avere una tassellatura meno
pronunciata possibile, dovranno essere tenute ad
una pressione molto bassa, la qual cosa andrà ad
aumentare la superficie di appoggio a terra distribuendo il peso della 4x4 su una superficie totale
più ampia (un po’ come indossare le racchette ai
piedi sulla neve alta).
Nella marcia su sabbia è consigliabile non seguire
i solchi delle auto che ci hanno preceduto ma trovare una via parallela e liscia ci garantirà un galleggiamento migliore e una guida più dolce.
E’ molto importante fare attenzione alle asperità
naturali del terreno, soprattutto in fuoripista dove
ruscelli in secca (oued) e rocce semi affioranti sono sempre in agguato: saltare in un torrente in
secca perché non si è riusciti a frenare in tempo o
scontrarsi con una roccia con le gomme sgonfie
sono esperienze che possono mettere in dubbio il
piacere della guida su sabbia.
Sulla sabbia è molto facile “piantarsi” soprattutto
negli scollinamenti delle dune dove si lascia il gas
per paura di fare il salto nel vuoto e nei punti dove
la sabbia è più fine e la nostra velocità di galleggiamento diventa insufficiente.
Le curve sulla sabbia dovranno essere ampie e
continue in modo da evitare che le ruote vadano a
scavare troppo; le asperità come dune e avvallamenti sono, nei limiti del possibile, da aggirare poiché qualsiasi manovra che interrompa la nostra
velocità ideale può comportare un insabbiamento.
Nel caso fosse necessario affrontare una duna,
sarà opportuno scegliere con cura la marcia con
cui si sale che dovrà garantirci la potenza necessaria ad arrivare in cima: un cambio marcia durante la salita comporterebbe sicuramente un arresto.
La velocità di salita, oltre a garantirci il galleggiamento, dovrà essere raggiunta con una rincorsa
sufficiente per permettere alla 4x4 di non “arrampicare” troppo per raggiungere la vetta: dovremo farci aiutare dall’inerzia il più possibile per evitare che
le ruote si mettano a scavare durante la salita.
Nel caso si avvertisse che la fuoristrada, nonostante la rincorsa, cerca di fermarsi, è opportuno assecondare la fermata senza affondare e non insistere
a voler salire. Questa manovra ci permetterà di rimanere a galla e, usando la retromarcia con la
massima dolcezza, di ritentare la salita con una
rincorsa maggiore.
Nel caso, nonostante tutti gli accorgimenti, siamo
rimasti insabbiati, dovremo, con buona volontà, liberare la 4x4 dalla morsa della sabbia. A tal fine
diventa indispensabile l’utilizzo di una binda, della
pala e delle piastre da sabbia sulle quali fare appoggiare le ruote dopo averle liberate per riguadagnare la necessaria aderenza.
Tabella riassuntiva
Gestione ideale
Pressione gomme
Sabbia
Circa 1 bar sotto il normale
Larghe con tassellatura assente, ok le stradali
Tipo di gomme
Riduttore
Cambio di marcia
Regime motore
Velocità
Da evitare
2.4
No
Si ma solo in velocità
Prossimo alla coppia max.
Veloce e costante
Manovre strette e insistenza
nelle manovre
Roccia
La roccia va sempre affrontata con estrema cautela: urti e decisioni azzardate nell’affrontare gli ostacoli possono creare anche danni parecchio costosi.
La guida su roccia dovrà necessariamente essere
di tipo trialistico, perfettamente in aderenza badando bene a dove si vanno ad appoggiare le ruote. La pressione dei pneumatici andrà tenuta sufficientemente sotto al nominale per consentire alla
gomma di “agguantare” la roccia senza però danneggiarsi pizzicandosi contro il cerchione; la tra14
zione sarà sulle 4 ruote con le ridotte inserite e la
velocità dovrà essere adeguata al percorso.
La guida su roccia appaga molto nel momento in
cui la fuoristrada riesce a dimostrare le sue inaspettate doti di arrampicatrice.
Il nemico principale della guida su roccia è l’acqua,
sia quella derivante dalla pioggia sia quella trascinata sull’ostacolo da un eventuale guado precedente: la roccia bagnata fa perdere alla nostra 4x4
tutte le doti di “prensilità” di cui abbiamo bisogno.
In questo caso, solo se la situazione lo permette, è
il caso di aggiungere un pò di abbrivio al nostro attacco all’ostacolo.
Tabella riassuntiva
Gestione ideale
Pressione gomme
Roccia
Poco sotto il normale
Larghe con tassellatura
grossa, piuttosto robuste
Tipo di gomme
Riduttore
Cambio di marcia
Regime motore
Velocità
Da evitare
Si
Si
Non vincolante
Lenta ma costante
Velocita' sostenute
2.5 Neve
La guida su neve non differisce molto da quella su
sabbia: è necessario utilizzare la trazione sulle 4
ruote, il riduttore è da escludere preferendo le
marce lunghe e la dolcezza in ogni manovra.
Nell’affrontare la neve è fondamentale avere la
gommatura giusta, ruote troppo tassellate o troppo
stradali non garantiscono un grip adeguato.
La aderenza sulla neve è data dalla neve stessa
che, infilandosi tra i tasselli durante il calpestio della ruota e compattandosi, fa da “aggancio” tra la
ruota e la neve sottostante permettendoci di avanzare. Durante il rotolamento la gomma adeguata si
svuota lasciando la propria impronta nitida al suolo
e rimanendo pulita. La gomma da neve è molto
frazionata in tasselli non troppo alti e molto numerosi con intagli trasversali al senso di marcia. Questa conformazione garantisce, per ogni ruota in
trazione, numerosi punti di aggancio atti a garantire la trazione e la direzionalità della 4x4. Una gui-
da troppo aggressiva nella neve porta alla inefficienza di questo meccanismo con conseguente
perdita del controllo della vettura. La perdita di trazione nella neve è generalmente dovuta ad un eccessivo dosaggio del gas; soprattutto in curva,
mentre la macchina avanza diritta nonostante le
ruote sterzate, sarà sufficiente alzare il piede
dall’acceleratore permettendo alle ruote di girare
alla stessa velocità della fuoristrada per recuperare
immediatamente il controllo. La stessa cosa vale
per il freno: l’ultima cosa da fare sulla neve è frenare. La macchina va gestita utilizzando al meglio
il cambio e dosando in modo appropriato
l’acceleratore. Partenze a arresti dovranno essere
più dolci possibili con l’utilizzo della marcia più lunga possibile per la partenza e di continue scalate
per l’arresto lasciando l’acceleratore al minimo e
permettendo alla macchina di adeguarsi al rallentamento imposto da ogni marcia che si sta innestando. La salita innevata va affrontata con dolcezza e con la giusta rincorsa: fare slittare le 4 ruote oltre che essere inutile può anche far perdere il
controllo del veicolo e diventare pericoloso. In caso
di arresto sulla salita a causa della mancanza di
trazione è fondamentale non affidarsi ai freni per la
discesa in retromarcia: sarà necessario innestare
la retro permettendo alla macchina di utilizzare il
proprio freno motore durante la discesa. La discesa innevata, se presa con leggerezza può essere
molto pericolosa. La discesa va affrontata senza
utilizzare i freni ma affidandosi esclusivamente al
freno motore. Una volta innestata la prima marcia
e imboccata la discesa bisogna stare pronti ad intervenire sull’acceleratore nel caso le ruote girino
troppo lentamente rispetto alla velocità acquisita
dalla macchina a causa del proprio peso: le ruote
devono sempre viaggiare compatibilmente con la
velocità della macchina. Se la 4x4 tende a slittare
lungo il pendio dovremo accelerare quel tanto da
ridare la trazione alle ruote riguadagnando il controllo della guida. L’altezza della neve non è generalmente un problema a meno che non sia tale da
fare spanciare la fuoristrada; per una maggiore
trazione dei pneumatici è da preferire una traiettoria vergine piuttosto che la neve calpestata e compattata da altri veicoli che ormai è diventata un
fondo ghiacciato.
15
Tabella riassuntiva
Gestione ideale
Pressione gomme
Neve
Normale
Tassellatura molto fitta e
frazionata/termiche
Tipo di gomme
Riduttore
Cambio di marcia
Regime motore
Velocità
Da evitare
No
Si
Non vincolante
Non vincolante
Manovre brusche, uso del
freno
3
COSA PORTARSI SEMPRE DIETRO
E bene equipaggiare il proprio fuoristrada con una
serie di attrezzature che, messe in una borsa in
fondo al bagagliaio, possono sempre rimanere a
disposizione all’occorrenza. A seconda del tipo di
fuoristrada che si affronta sarà necessario dotare il
nostro kit delle opportune attrezzature, quelle di
seguito elencate sono un po’ la base da cui partire:
– cinghia di traino correttamente dimensionata al peso del veicolo
– grilli di aggancio correttamente dimensionata al peso del veicolo
– guanti
– luci di emergenza
– tanica di emergenza
– pala pieghevole
– stivali
– kit di medicazione
– kit di attrezzi (cacciaviti chiavi ecc.)
– ruota di scorta ben assicurata all’auto e
con la giusta pressione di gonfiaggio.
16
4
4.1
LE DIFFICOLTA’ TIPICHE DEL
FUORISTRADA E MANOVRE DI
RECUPERO
Salita
A seconda del tipo di fondo la salita può essere o
meno affrontata in aderenza, cosa che è sempre
preferibile allo slancio per il mantenimento del
massimo controllo della 4x4.
Sarà opportuno, controllando la pendenza che si
sta per affrontare, decidere la marcia, ridotta o
meno, più adeguata che ci permetta di completare
l’ascesa in un’unica soluzione, senza dovere cambiare rapporto interrompendo la progressività della
manovra.
Nel caso non riuscissimo a raggiungere la fine della salita a causa di perdita di aderenza o per un
errore nel valutare la giusta rapportatura dovremo
fermarci, innestare la retro e lasciare che sia il freno motore a ricondurci in basso. Mai affidarsi ai
freni per ridiscendere rischiando di perdere il controllo del mezzo.
Se durante la salita il motore si spegne a causa
della marcia errata, sarà necessario innestare la
retro lasciando il motore spento e, senza premere
la frizione, riaccendere con la chiave il motore
permettendo alla macchina di muoversi verso il
basso senza alcuna perdita di aderenza.
La salita va sempre affrontata sulla linea di massima pendenza puntando le ruote direzionali verso
il culmine: una deviazione potrebbe portare la fuoristrada sul lato facendola ribaltare.
4.2
Discesa
La discesa, soprattutto se ripida e su fondo a scarsa aderenza, è spesso la cosa che impensierisce
di più il fuoristradista. Il pensiero del cappottamento è sempre presente e spesso l’indecisione porta
a fare degli errori.
La cosa da non fare mai durante una discesa a
scarsa aderenza, anche se sembra un controsenso, è frenare: il bloccaggio delle ruote trasformerebbe la 4x4 in una perfetta slitta lanciata senza
controllo verso il fondo della discesa.
Quando si affronta una ripida discesa è bene valutare di innestare una marcia sufficientemente lunga a garanzia che non si blocchino le ruote e il motore deve rimanere ad un regime di giri prossimo
alla coppia in modo da avere una pronta risposta
in caso sia necessario accelerare per riprendere il
controllo.
Il momento più critico nell’affrontare una discesa è
l’ingresso: se questo è molto brusco sarà opportuno approcciarsi con le dovuta lentezza perchè,
mentre l’asse anteriore della 4x4 si indirizzerà subito verso il basso a causa del peso del motore,
l’asse posteriore potrebbe “saltare” a causa della
velocità eccessiva portando la fuoristrada oltre la
verticale e causando un ribaltamento. Approcciando quindi molto lentamente la discesa bisognerà,
una volta portate tutte le 4 ruote fuori dal bordo del
piano di partenza, accelerare progressivamente,
assecondando la forza peso mantenendo aderenza e controllo della 4x4.
Altra cosa da non fare in discesa, come per la salita, è sterzare: mettere la 4x4 in laterale su pendenze molto accentuate potrebbe provocare un
ribaltamento.
4.3
Pendenza laterale
La pendenza laterale, specialmente se vicina al
limite di ribaltamento, va affrontata avendo cura di
scegliere bene la traiettoria e di mantenerla durante il passaggio: appena sarà possibile farlo bisognerà sterzare a valle per attenuare l’inclinazione
della 4x4. Mai sterzare a monte inclinando il veicolo ulteriormente.
Le fuoristrada hanno tutte una altezza ragguardevole e il baricentro spostato verso l’alto quindi la
pendenza laterale è sempre da affrontare con la
massima cautela.
E’ importante tenere presente che il carico della
vettura e l’equipaggiamento eventualmente trasportato sul portapacchi fanno variare notevolmente la risposta della fuoristrada alla pendenza laterale: passaggi effettuati in tranquillità a vuoto possono far rischiare il ribaltamento a pieno carico
4.4
Dosso e buca
La possibilità di passaggio su di un dosso o dentro
una buca sono strettamente legati alle caratteristiche della fuoristrada che si sta adoperando: il passo lungo o corto della macchina, l’angolo di dosso
dato dalla sua altezza da terra e gli angoli di attacco e uscita sono i limiti fisici che possono garantirci
o meno il superamento dell’ostacolo.
E’ sempre opportuno, se non si conosce il percorso, verificare a piedi il dosso che si sta per affron17
tare: una buca improvvisa o un masso oltre lo scollinamento potrebbero danneggiare la nostra fuoristrada o, nella migliore delle ipotesi, provocare una
“piantata” e costringerci a tutte le manovre di recupero.
Se durante il dosso la macchina spancia sarà opportuno, prima di forzare, aver valutato i danni che
la nostra manovra può provocare sotto al veicolo.
Avendone la possibilità il dosso potrà essere affrontato leggermente in obliquo: ciò permetterà alla
macchina, sfruttando l’escursione delle ruote, di
“accorciare il proprio passo” e garantirci
l’attraversamento.
Anche per le buche vale lo stesso discorso, soprattutto se queste sono tali da “imprigionare” le ruote
anteriori non appena ce le appoggiamo dentro. Indicativamente, comunque, come detto in precedenza, valgono i limiti fisici della macchina: se il
muso non si punta all’interno della buca e se il dietro non si appoggia in fase di uscita, non ci sono
problemi.
4.5
Gradino
Per gradini non si intendono gli scalini antistanti la
chiesa, bensì quei dislivelli che portano da un livello ad un altro in modo netto.
Il gradino non va mai affrontato di petto con entrambe le ruote anteriori, ma va, come a piedi, salito un piede (ruota) alla volta:
posizionandoci diagonalmente rispetto al gradino
andremo ad appoggiare una delle ruote anteriori
allo stesso e, in prima ridotta dosando bene il gas,
porteremo la prima ruota a salire. La manovra è
garantita dalle altre tre ruote che ci spingono sopra
al gradino.
Passata la prima ruota le altre verranno da sole
una alla volta assicurandoci una altezza da terra
sempre sufficiente a non toccare sotto.
E’ importante impostare bene la diagonale di attacco in modo che la seconda e la terza ruota non
arrivino contemporaneamente al gradino ma sempre una per volta.
Importante: è bene non affrontare gradini che abbiano una altezza superiore a metà della ruota: il
tentativo di superare una altezza oltre il fulcro di
rotolamento porterebbe la meccanica a sforzi inutili. Alti gradini possono essere affrontati solo se
permettono alla ruota in attacco una trazione sufficiente per arrampicarsi guadagnando una direzione verso la quale indirizzare tutta la spinta della
meccanica delle atre tre ruote.
4.6
Solchi trasversali
Durante le escursioni in fuoristrada è facilissimo
imbattersi nei solchi trasversali. Questi possono
essere stati lasciati dal transito di mezzi agricoli
oppure a causa dell’erosione dell’acqua.
Affrontare trasversalmente un solco è piuttosto
semplice se si ha la possibilità di attaccarlo diagonalmente: le ruote lo attraverseranno una alla volta
senza particolari problemi poiché la trazione sarà
comunque garantita dalle altre tre ruote a terra. Da
evitare è sempre l’approccio frontale: avere un intero ponte imprigionato porta alla immobilità assoluta. Nel caso dovesse succedere la cosa più immediata è quella di farsi trainare con una cinghia
da un’altra macchina; se ciò non fosse possibile
l’unica soluzione è quella di scavare dietro alle ruote creando una sorta di salita per mezzo della quale ritornare sul piano e riaffrontare il solco con la
giusta diagonale.
4.7
Guado
Il guado è una delle più spettacolari esperienze
che il fuoristrada permette; proprio per questo motivo è anche una delle più delicate ed è necessario, per non incorrere in grossi guai, rispettare alcune regole fondamentali:
Ispezione.
Il guado, se sconosciuto, va sempre ispezionato a
piedi prima di entrare con la 4x4. tale operazione è
ovviamente necessaria dove non sia palese la situazione del fondo dello stesso.
Durante la ispezione sarà indispensabile stabilire il
punto di entrata del guado, i punti pericolosi da evitare (buche e fondo cedevole) e il punto di uscita.
Ovviamente sarà opportuno verificare la profondità
dell’acqua per assicurarci che la nostra 4x4 sia in
grado di affrontare il passaggio.
Motore freddo.
Prima di affrontare un guado la fuoristrada va lasciata “riposare” col motore spento. Questo pisolino prima del bagno ci assicurerà di non sottoporre
il blocco motore ad uno sbalzo termico tale da creare cricche e rotture.
Diagonale.
Il guado va sempre affrontato in diagonale assecondando la corrente. La massa d’acqua davanti al
muso della fuoristrada oppone già molta resistenza: una marcia in controcorrente potrebbe creare
uno sforzo tale da bloccarci in mezzo al fiume fa18
cendoci perdere la poca aderenza che offre normalmente il fondo.
A monte dei massi.
In presenza di grossi massi sul fondo è sempre
bene studiare una traiettoria che passi a monte di
questi poiché la corrente, accumulando detriti contro gli stessi, compatta il fondo creando, invece,
buche e fondo smosso verso valle.
Meglio l’acqua bassa.
Nonostante il superamento di un guado profondo
sia fonte di grande soddisfazione, è sempre meglio, avendo la possibilità di farlo, scegliere una
traiettoria che preveda il passaggio nella parte di
attraversamento dove l’acqua è più bassa. A tale
fine è bene ricordare che l’acqua liscia e scura indica profondità dell’acqua maggiore rispetto ad
una superficie increspata e chiara dove la corrente, subendo gli influssi dei sassi sul fondo, deforma
la superficie permettendoci di individuare la traiettoria più sicura. E’ indice di profondità dell’acqua
anche la riva molto in pendenza e la larghezza del
fiume: a parità di portata d’acqua il fiume sarà
sempre meno profondo dove le rive sono più distanti tra loro.
4.8
Regole di sicurezza.
Quando si affronta un guado profondo è bene preparare alcuni accorgimenti che ci permettano di
non avere la peggio nel caso la 4x4 vada a sprofondare in qualche buca sul fondo. Per prima cosa
bisognerà, con l’aiuto dei compagni di escursione,
assicurare posteriormente la fuoristrada ad una
cinghia (o a più cinghie unite) che abbia una lunghezza tale da coprire l’intero attraversamento, tenere rigorosamente i finestrini aperti come via di
fuga e le cinture slacciate. Tali accorgimenti ci
permetteranno di metterci in salvo nel caso la fuoristrada venga travolta dalla corrente e di recuperarla con l’aiuto dei veicoli dei nostri compagni di
avventura. Importantissimo: non tentare di riaccendere la 4x4 se si spegne durante
l’attraversamento, specialmente se alimentata a
gasolio. Durante l’accensione l’acqua verrebbe risucchiata nei cilindri i quali cercherebbero, spinti
dal motorino di avviamento, di comprimerla alla
stessa pressione del gasolio (circa 23 a 1).
L’acqua, essendo incomprimibile, impedirebbe la
regolare corsa dei pistoni facendo piegare le bielle.
Nel caso la fuoristrada dovesse spegnersi per una
“bevuta” bisognerà recuperarla a motore spento,
svitare gli iniettori di ciascun cilindro (o le candele
nel caso dei motori a benzina), aprire e vuotare il
filtro dell’aria, quindi, utilizzando la chiave di accensione, fare girare il motore fino a quando tutta
l’acqua non sarà stata espulsa. Rimontare tutto
dopo avere fatto asciugare il filtro aria e riavviare il
motore.
4.9
La figura del navigatore
Il Navigatore è il migliore amico del fuoristradista,
sia questo realmente un amico, la moglie (o il marito) o un compagno di avventura. Il ruolo del navigatore è fondamentale in fuoristrada: sarà egli infatti che, nei passaggi più difficili, guiderà da terra il
pilota, indicandogli con segni convenzionali la migliore traiettoria dove appoggiare le ruote, facendo,
all’occorrenza, da contrappeso nei passaggi in laterale e, mettendo a disposizione la propria esperienza, aiutando il pilota nelle scelte necessarie per
affrontare le differenti situazioni.
Il passeggero di una 4x4 deve prendere coscienza
del fatto che, come si abbandona l’asfalto, egli non
è più il “turista a spasso” che si gode il paesaggio,
ma diventa parte integrante della condotta del
mezzo, la figura chiave della buona riuscita della
escursione e, purtroppo o per fortuna, quello che
usa più spesso guanti e stivali!
5
I TRUCCHI DEL MESTIERE
Ribadendo il concetto che in fuoristrada conta più
la pratica e l’esperienza che qualsiasi manuale anche se di mille pagine, andiamo ad elencare alcuni
dei trucchetti che possono agevolare il superamento di situazioni difficili che in fuoristrada si incontrano regolarmente. Il primo consiglio però è sempre questo: in qualsiasi situazione è necessario
rimanere calmi e non accanirsi. Una mente aperta
alla valutazione delle differenti soluzioni sarà sempre il “trucco” più utile a risolvere la situazione
5.1
L'abbrivio
Quando la situazione lo permette, nel momento in
cui si ha difficoltà ad affrontare una salita particolarmente difficile, si potrà prendere una rincorsa
tale da consentire al 4x4 di arrampicare sfruttando
l’inerzia acquisita e, quindi, con meno sforzo per il
motore e senza il rischio di scavare mentre si scarica la potenza a terra. L’abbrivio può essere usato
anche nelle altre situazioni che richiedono la “spintarella”, l’importante è dosare in modo corretto il
19
gas in modo da garantirci la buona riuscita del
passaggio. La rincorsa può rivelarsi dannosa sia
nel caso in cui è insufficiente, per esempio lanciandoci in una fangaia senza consentirci di uscirne e facendoci comunque superare il “punto di non
ritorno”, sia se è troppo forte come in uscita di salita dove farebbe saltare la 4x4 con possibili danneggiamenti.
5.2
La remata
Durante la guida in fuoristrada ci si trova spesso
su fondo a scarsa aderenza. Nel momento in cui le
ruote non riescono a fare avanzare la 4x4 slittando
al suolo, è possibile tentare di “remare” girando,
con movimento dondolante, a destra e a sinistra il
volante andando a cercare la trazione accanto alle
nostre tracce. Questa manovra, oltre a cercare “il
buono” su cui fare presa, permetterà alla fuoristrada di scomporsi quel tanto da sfuggire alla piantata. La remata può essere effettuata con qualsiasi
fondo (ghiaia, fango, neve) è da evitare sulla sabbia soffice dove ci aiuterebbe solo ad insabbiarci
ulteriormente.
5.3
La telegrafata
Questa manovra altro non è che una serie ripetuta
di accelerazioni fatte, sempre nel momento in cui
si deve riguadagnare l’attrito, al fine di svuotare le
gomme dal fango accumulato che, compattandosi
tra i tasselli, ha reso inutile la scolpitura del battistrada. Le ruote, acquisendo velocità durante lo
slittamento, si svuoteranno del fango in eccesso
grazie alla forza centrifuga, ritrovando la funzionalità dei tasselli.
Ovviamente questa manovra è utile solo nei casi in
cui le condizioni del fondo siano tali da “riempire”
le ruote. Su ghiaia e sterrato la telegrafata può fare
schizzare sassi dappertutto e diventare pericolosa.
5.4
Il doppio pedale
nendo un piede a dosare l’acceleratore e aiutare il
freno motore agendo con l’altro piede sul freno.
Questa manovra richiede, però, molta sensibilità e
molta pratica.
5.5
La “retro lunga”
Spesso durante una piantata in condizioni di scarsa aderenza (es.fangaia), siamo tentati di darci
dentro con il gas andando avanti e indietro cercando di recuperare la velocità necessaria a fuoriuscire dalla situazione. Così facendo possiamo
però peggiorare la nostra situazione perché le ruote scaricano a terra repentinamente molta potenza
asportando da sotto quel poco di fondo che ci serve. Per evitare ciò è sempre possibile provare ad
escludere il riduttore ed utilizzare le marce lunghe.
La marcia lunga, scaricando a terra la potenza in
modo più dosato, evita che le ruote slittino inutilmente e, inoltre, una volta guadagnato qualche
metro di mobilità andando avanti e indietro, ci consente una ripartenza più “leggera” e il ritorno al
fondo compatto.
5.6
Il pendolo sulla mulattiera stretta
Spesso in fuoristrada si percorrono tratturi montani
e mulattiere che, tornante dopo tornante, si arrampicano sulla montagna. Poiché spesso la fuoristrada ha dimensioni imponenti, non sempre è facile,
arrivati al tornante, girare la 4x4 per continuare la
salita. La manovra sul tornante può anzi diventare
pericolosa.
E’ allora possibile procedere a pendolo: non avendo la possibilità di girare il veicolo al tornante, si
potrà affrontare il tratto successivo in retromarcia
evitando qualsiasi manovra pericolosa.
La guida in retro non è sempre facile e non tutti
hanno “il mestiere” per fare una manovra come il
pendolo. Diventa quindi fondamentale la figura del
navigatore che, da terra, precedendo la 4x4, aiuterà il pilota nei tratti da affrontare in retro.
Dopo avere acquisito una buona esperienza sarà
possibile affrontare discese sempre più ripide e
sempre più difficili avvalendosi anche della manovra del doppio pedale: durante una ripida discesa
su fondo a scarsa aderenza l’uso di una marcia più
alta della prima ridotta può rivelarsi pericoloso a
causa della troppa velocità che la 4x4 acquista
lungo il pendio. A questo punto si può, utilizzando
la prima ridotta, evitare che le ruote slittino mante20
5.7
Piccolo elenco degli accessori utilizzati nella pratica del fuoristrada:
Strop
Grillo
Winch
(Verricello)
Snorkel
E’ la fune (banda in nylon) che viene utilizzata per il recupero dei
veicoli qualora si deve utilizzare la tecnica del traino, si devono utilizzare solo ed esclusivamente funi con caratteristiche tessili in materiale non ferroso, questa scelta è obbligatoria per questioni di sicurezza personale, in caso di rottura durante il traino di un veicolo,
una fibra tessile perde immediatamente velocità, afflosciandosi a
terra, una fune metallica si comporta come una molla frustando tutto ciò che incontra e provocando sicuramente danni più evidenti se
si viene colpiti. Le strop devono avere chiaramente caratteristiche
meccaniche di resistenza tali da garantire la possibilità di muovere
le auto. In genere, come strop si usano le funi di ancoraggio utilizzate per movimentare i carichi attraverso carro ponti all’interno di
grossi magazzini industriali. La portata della STROP dovrebbe essere almeno pari a due volte e mezzo il peso della macchina da
movimentare. Per esempio una Land Rover Defender pesa circa
1800 kg, la strop da utilizzare per movimentare il veicolo dovrà almeno essere in grado di tenere in sicurezza 1800 x 2.5 = 4.500 kg
(in commercio si trovano strop che vanno di 1000 kg in 1000 kg e
di lunghezze a piacere. La lunghezza è un fattore anch’esso importante, quando un veicolo si blocca durante un passaggio dovremo,
per tirarlo fuori dai guai in sicurezza e porci su un terreno che sia il
meno cedevole possibile e possibilmente in piano, si spera sempre
che in un raggio 8 – 10 metri ci si possa mettere in una situazione
tale.
Gancio utilizzato per collegare la fune ad un attacco per il traino
dell’autovettura, sono normalmente a forma di “U.” con un perno
filettato che va a chiudere la parte aperta della “U” stessa. Normalmente i grilli vengono montati sui ganci auto, con relativa strop,
prima di effettuare un percorso fuoristrada per rendere meno faticoso il lavoro di recupero dei veicoli stessi. Anche il grillo deve essere dimensionato così come fatto per la strop, commercialmente
si trovano grilli di diversa portata e dimensione
Viene utilizzato per il recupero di veicoli oppure per superare difficoltà con il proprio veicolo. normalmente applicato sulla parte anteriore del veicolo, viene utilizzato ancorando l’estremità del cavo
munito di gancio a un punto fisso (albero, roccia) e quindi attraverso l’utilizzo della motorizzazione si procede al traino del veicolo, il
dimensionamento del verricello deve essere tale da permettere il
recupero del veicolo senza sottoporre il motore del verricello a
sforzi elevati e senza che il cavo utilizzato per il recupero possa
danneggiarsi o rompersi. Allo stesso modo lo staffaggio del verricello al veicolo deve essere tale da resistere agli sforzi che possono essere applicati ad esso
Solitamente le prese aria di alimentazione dei motori si trovano o
all’interno del vano motore o attraverso condotte, viene prelevata
aria fresca da zone più o meno nascoste all’interno degli scatolati
di lamiera del veicolo. Premettendo che i veicoli da fuoristrada non
sono dei sottomarini; lo snorkel viene applicato per far “respirare” il
motore in condizione di acqua profonda oppure, per far arrivare al
motore aria più pulita durante l’attraversamento di aree polverose o
sabbiose.
21
Binda
6
La binda normalmente ha una capacità di sollevamento di 3000 kg
per altezze di circa 120 cm. Viene normalmente utilizzata per il sollevamento del veicolo qualora ci ritrova “impantanati” o appoggati
con il fondo della scocca dell’auto che appoggia per terra, lo scopo
è quello di sollevare il le ruote del veicolo fino a permettere di porre
sotto la ruota così sollevata del materiale reperibile neel vicinanze
allo scopo di ridare appoggio al pneumatico e quindi recuperare
l’aderenza necessaria per superare l’ostacolo.
Fissando un gancio con strop all’estremità fissa ed un secondo
gancio con strop all’estremità mobile può avere la funzione di argano manuale.
TABELLA RIASSUNTIVA
Gestione ideale
Sterrato
Fango
Sabbia
Roccia
Neve
Pressione gomme
Poco sotto il normale
0,5 bar sotto il normale
Circa 1 bar sotto il
normale
Poco sotto il normale
Normale
Larghe con tassellatura non troppo
pronunciata
Strette e alte con
tassellatura molto
pronunciata
Larghe con tassellatura assente, ok
le stradali
Larghe con tassellatura grossa e
piuttosto robuste
Tassellatura molto
fitta e frazionata/termiche
Riduttore
No
Si
No
Si
No
Cambio di marcia
Si
No
Si ma solo in velocità
Si
Si
Regime motore
Motore in tiro prossimo alla coppia
max
Prossimo alla coppia max.
Prossimo alla coppia max.
Non vincolante
Non vincolante
Velocità
Non vincolante ma
è bene non esagerare
Lenta ma costante
Veloce e costante
Lenta ma costante
Non vincolante
Da evitare
Utilizzo della sola
trazione posteriore;
frenate e partenze
troppo brusche
Fermate durante il
passaggio e velocità di “non ritorno”
Manovre strette e
insistenza nelle
manovre
Velocita' sostenute
Manovre brusche,
uso del freno
Tipo di gomme
22
Passaggio in torrente - MITSUBISHI L200
Ingresso in torrente a velocità ridotta – LAND ROVER DISCOVERY
23
Passaggio in “fangaia” – MERCEDES classe G
“Effetto argilla“
24
7
7.1
APPROFONDIMENTO
I DifferenzialI
7.1.1 Introduzione
Il differenziale è stato inventato da un ingegnere scozzese ormai più di un secolo e mezzo fa, ed è diventato
rapidamente l’elemento chiave del sistema di trasmissione (o catena cinematica) di ogni veicolo con più di due
ruote. I veicoli stradali utilizzano generalmente un differenziale che trasmette la coppia motrice generata dal
motore (e moltiplicata dal cambio) a due ruote motrici, permettendo loro di ruotare a velocità diverse per esempio percorrendo una curva. I veicoli fuoristrada utilizzano invece due o tre differenziali, oltre che un riduttore che aumenta ulteriormente il valore della coppia motrice disponibile. Nei veicoli a trazione integrale permanente vi sono tre differenziali: uno centrale che ripartisce la coppia motrice ai due assi anteriore e posteriore, e
uno per ogni asse che ripartisce a sua volta la coppia motrice alla ruota destra e alla ruota sinistra. In questo
modo non solo le ruote da un lato possono ruotare a velocità diversa da quelle dell’altro lato, ma anche le ruote anteriori possono ruotare complessivamente a velocità diversa da quelle posteriori, come è necessario
quando si percorre una curva in buone condizioni di aderenza. Molti veicoli a trazione integrale inseribile utilizzano solo due differenziali, uno sull’asse anteriore e uno sull’asse posteriore: in questo modo i due assi sono
vincolati a ruotare alla stessa velocità, e percorrendo una curva le piccole differenze di velocità di rotazione tra
i due assi anteriore e posteriore dovranno essere assorbite da un leggero slittamento delle ruote rispetto al
fondo stradale. Il comportamento dinamico di un veicolo dipende dalla quantità di coppia motrice applicata ad
ogni sua ruota, e veicoli con diverse architetture di trasmissione avranno differenti comportamenti, come ben
sanno tutti coloro che hanno guidato sia vetture con trazione anteriore (la maggioranza dei veicoli in circolazione oggi su strada) che vetture con trazione posteriore. Tale differenza di comportamento si fa particolarmente evidente in condizioni di guida “al limite”, per esempio nella percorrenza di curve a grande velocità. Si
parla in questo caso di comportamento dinamico del veicolo, e la sua descrizione è piuttosto complessa e
coinvolge numerosi parametri tra cui la geometria dello sterzo e delle sospensioni. Per i nostri scopi, cioè la
comprensione delle caratteristiche di un veicolo fuoristrada nell’uso… fuoristrada (cioè proprio là dove dovrebbe dare il massimo), è sufficiente concentrarsi sulla trazione disponibile, risultante dalle caratteristiche di coppia del motore, dalla architettura della catena cinematica e dall’aderenza delle gomme al fondo che si percorre. Mentre in condizioni di buona aderenza il comportamento di veicoli con uno, due o tre differenziali sarà
molto simile, in termini di trazione resa disponibile per l’avanzamento del veicolo, ben diverse sono le cose
quando il fondo percorso ha scarsa aderenza: nel seguito vedremo di capire perché ciò succede e quali prestazioni ci possiamo aspettare da ogni soluzione determinata dall’architettura meccanica del differenziale.
Qualche considerazione finale: per prima cosa, diciamo che parleremo sempre ignorando la presenza del
cambio, del riduttore, e del rapporto della coppia conica del differenziale. Questi elementi hanno in sostanza
solo lo scopo di aumentare la coppia disponibile alle ruote e reciprocamente diminuire il numero di giri del motore, e includerli nelle nostre analisi che seguono avrebbe solo reso tutti i ragionamenti più lunghi e più difficile
25
la comprensione dei principi ai quali siamo interessati in questo articolo. Per chi si fosse eventualmente posto
tra sé e sé la domanda: cambio e riduttore aumentano la coppia motrice, ma la potenza disponibile rimane la
stessa, anzi per la precisione diminuisce di alcuni %, a causa degli attriti del sistema.
7.2
Il differenziale “open”
Cominciamo ad analizzare il funzionamento di un differenziale "open". Esso è costituito da un albero in entrata
(albero o asse conduttore) e due alberi in uscita (alberi o assi condotti) collegati tra loro da un complesso di
ingranaggi tale da distribuire la coppia generata dal motore, applicata all’albero conduttore, equamente ai due
alberi condotti indipendentemente dalla velocità di rotazione dei due alberi condotti. Il differenziale tradizionale, chiamato generalmente “open” (“aperto”) per i motivi che vedremo in seguito, è descritto da regole (o Leggi) molto semplici, che possiamo riassumere come segue:
Legge 1: La velocità di rotazione dell’albero conduttore è sempre il valore medio delle velocità degli alberi
condotti.
Legge 2: La coppia disponibile su ciascuno degli alberi condotti è sempre la metà di quella applicata all’albero
di entrata o conduttore.
Per facilitare la comprensione delle “Leggi” dei differenziali conviene aiutarsi con una semplice rappresentazione grafica:
indichiamo con una freccia che gira una certa velocità di rotazione:
con due frecce una velocità di rotazione doppia:
,
,
mentre useremo una “X” per rappresentare nessuna rotazione:
.
Useremo una freccia spessa per rappresentare invece la coppia disponibile, o, in modo quasi equivalente, la
trazione disponibile su una ruota collegata a quell’asse, numericamente ottenuta dividendo la coppia per il
raggio di rotolamento della ruota. Queste quattro frecce rappresentano perciò quattro unità di coppia o di trazione, a seconda del contesto:
Con questa simbologia possiamo rappresentare graficamente le leggi dei differenziali, in modo da capirle e
ricordarle meglio. Cominciamo subito col differenziale "open". Con due semplici passaggi aritmetici scopriamo
subito che la Legge 1 si può enunciare in modo un po’ diverso ma del tutto equivalente (poiché ottenuto solo
con passaggi algebrici):
Legge 1b: Il doppio della velocità di rotazione dell’albero conduttore è uguale alla somma delle velocità degli
alberi condotti.
Graficamente rappresentiamo due casi estremi: a sinistra il caso in cui i due alberi condotti ruotino alla stessa
velocità (per esempio nella marcia in rettilineo), a destra il caso in cui la trazione su una ruota sia così cattiva
da lasciarla ruotare a vuoto. Mettiamo poi una “O” dentro al simbolo che rappresenta il differenziale per ricordare che si tratta di un differenziale "open", e altri simboli intuitivi quando considereremo altri tipi di differenziale.
26
L’applicazione della prima Legge (versione b!) ci permette di scrivere:
il cui significato dovrebbe essere ormai ovvio, e facilmente memorizzabile grazie ai disegni semplificati che
abbiamo usato.
Consideriamo ora una rappresentazione grafica per la seconda legge:
Legge 2: La coppia disponibile su ciascuno degli alberi condotti è sempre la metà di quella applicata all’albero
conduttore.
Possiamo rappresentare questo così:
27
Per essere precisi, la larghezza della freccia indica il valore di coppia sull’asse, e la direzione della freccia rispetto al differenziale indica se l’asse è conduttore o condotto: frecce entranti indicano assi conduttori e frecce
uscenti indicano assi condotti (queste frecce non indicano vettori!).
Bene, se comprendiamo le “Leggi”, possiamo dedurre tutto quello che ci serve: infatti il comportamento di un
differenziale “open” in qualunque situazione è deducibile da queste due Leggi! Cominciamo subito a trarre
dunque una prima deduzione: la potenza erogata su ogni albero condotto, data dal prodotto “Coppia x Velocità
di Rotazione”, varia da 0 (caso in cui l’albero condotto sia fermo) al valore della potenza applicata all’albero
conduttore (caso in cui l’albero condotto ruoti al doppio della velocità di rotazione dell’albero conduttore).
Una seconda deduzione interessante è la seguente: quando una ruota ha talmente poca aderenza da slittare,
mentre l’altra rimane ferma, la velocità di rotazione della ruota che slitta è, a parità di giri del motore e di marcia ingranata, doppia di quella che si avrebbe se ambedue le ruote girassero. Dunque, in questi casi, il rischio
di produrre danni meccanici aumenta…
Compreso quanto sopra scritto, lasciamo la trattazione delle diverse tipologie di differenziali a testi più tecnici
che si possono trovare nella letteratura automobilistica specializzata, la cosa importante che ora si cercherà di
comprendere è come possiamo sfruttare a nostro favore le caratteristiche che i veicoli dotati di quattro ruote
motrici e dei conseguenti differenziali necessari a trasmettere il moto hanno nel proprio carattere costruttivo.
ATTENZIONE: ogni veicolo 4x4 per fuoristrada è dotato di un dispositivo differenziale che in particolari condizioni attraverso innesti meccanici, elettrici, pneumatici permette di passare da un differenziale libero (open) a
un differenziale bloccato (locked) o a slittamento limitato (limited slip differential).
PER IL DIFFERENZIALE BLOCCABILE ABBIAMO:
Quando interveniamo con un meccanismo di blocco sul differenziale le leggi precedentemente enunciate diventano:
Legge 1: Le velocità di rotazione degli alberi condotti sono sempre uguali tra loro e uguali alla velocità di rotazione dell’albero conduttore.
Legge 2: La somma della coppia motrice disponibile sui due assi condotti è uguale alla coppia motrice applicata all’asse conduttore.
PER IL DIFFERENZIALE SLITTAMENTO LIMITATO ABBIAMO:
La Prima Legge è la stessa dei differenziali "open":
Legge 1: La velocità di rotazione dell’albero conduttore è sempre il valore medio delle velocità degli alberi
condotti.
La seconda Legge ci dice che dentro al differenziale LSD c’è una frizione che interviene limitando la trasmissione di coppia motrice alla ruota avente velocità minore e che tale limitazione è fissata percentualmente in
base a degli specifici elementi meccanici che in lavoro:
Legge 2: Se è disponibile, l’asse condotto che ruota a velocità minore riceve una quantità fissa di coppia.
28
7.3
L'uso dei blocchi nella guida
Consideriamo nuovamente il nostro fuoristrada semplificato, prescindendo, come già fatto nell’altra puntata,
dal rapporto di riduzione del cambio e della coppia conica presente nei differenziali. Consideriamo nei nostri
esempi la classica architettura di un fuoristrada con tre differenziali (trazione integrale permanente): il motore,
rappresentato con i 4 cilindri, aziona tramite un albero di trasmissione in differenziale centrale, anche noto
come “transfer o nel paesi di lingua inglese come X-case, che distribuisce il moto a due assi di trasmissione,
uno verso il differenziale e il ponte anteriore e uno verso il differenziale a ponte posteriore. Sui due ponti, due
differenziali provvedono a trasmettere la coppia motrice alle ruote. Iniziamo considerando il caso in cui i differenziali siano tutti di tipo "open". Le “solite” quattro unità arbitrarie di coppia motrice generate dal motore vengono egualmente divise dal differenziale centrale in due unità verso il ponte anteriore e due unità verso il ponte posteriore. I differenziali ai ponti dividono ancora per due la coppia motrice disponibile verso le due ruote
sullo stesso asse, cosicché su ogni ruota arriva un quarto della coppia motrice, che si trasforma in forza di trazione all’interfaccia tra ogni ruota e il suolo.
Consideriamo questo schema perché è sia il più “completo” dal punto di vista fuoristradistico, sia perché i casi
in cui la macchina abbia solo due differenziali, come nel caso di molti veicoli con trazione integrale inseribile,
sono riconducibili a casi particolari, ottenuti da questo immaginando che un differenziale sia “bloccato”. In generale, il differenziale che dovremo considerare bloccato è quello centrale.
La piccola “O” scritta al centro dei differenziali indica appunto che essi dono di tipo "open", ovvero l’usuale differenziale installato sulla maggior parte dei veicoli. Le frecce indicano anche le velocità di rotazione (ricordiamo sempre che per semplicità prescindiamo dai rapporti di riduzione, che hanno solo l’effetto di ridurre il numero di giri man mano ché andiamo dal motore verso le ruote, e di aumentare la corrispondente coppia motrice. Questa semplificazione cambia soltanto il valore assoluto di coppia motrice disponibile alle ruote ma non
inficia in alcun modo i ragionamenti qualitativi che vogliamo fare rispetto alla guida).
7.3.1 Una Ruota Senza Aderenza
La prossima figura mostra cosa succede quando una ruota si trova in condizioni di poca o nulla aderenza,
rappresentata dalla “chiazza” nera nella figura.
La ruota in mancanza di aderenza ruoterà a vuoto opponendo una minima coppia sull’asse, e questa minima
coppia, riflessa dal differenziale sull’altra ruota e tramite il differenziale centrale sulle ruote dell’altro asse, non
è sufficiente a far avanzare il veicolo. Vediamo così che in una catena cinematica con tre differenziali, certo
una delle soluzioni più complete, è sufficiente perdere aderenza su una ruota per trovarsi quasi irrimediabilmente fermi.
29
Notiamo anche subito una cosa: la velocità di rotazione della ruota senza aderenza è ben quattro volte quella
che si avrebbe agli stessi giri del motore in condizione di normale trazione! Dunque non si potrà insistere col
motore cercando di aumentare la coppia trasmessa a terra, per non incorrere in gravi rischi di danneggiare
qualche cosa nel caso in cui improvvisamente la ruota riprendesse anche solo per un breve istante trazione!
Come uscire da questo problema?
Tutti i veicoli a trazione integrale permanente dotati di tre differenziali sono dotati del blocco del differenziale
centrale: bloccando questo le situazioni in cui una ruota ha aderenza nulla non sono più un problema, come si
vede dalla figura seguente.
Bloccando il differenziale centrale si obbligano i due assi condotti di questo differenziale a ruotare alla stessa
velocità: l’asse che va, in questo caso, alle ruote anteriori, causerà la rotazione solo della ruota che non ha
aderenza, ma l’asse posteriore trasmetterà la coppia alle ruote posteriori, che essendo in condizioni di buona
aderenza potranno fa r avanzare il veicolo.
Per i veicoli con due differenziali, rispettivamente al ponte anteriore e posteriore, questo problema non si presenta: il differenziale centrale non c’è, e quindi è equivalente al blocco centrale. Questo semplifica la guida,
specie ai guidatori meno esperti, ed è per questo motivo, oltre che per motivi di costo, che molte macchine
hanno appunto solo due differenziali.
30
Naturalmente, appena usciti dalla situazione critica, il differenziale centrale deve essere sbloccato. Se le condizioni di aderenza sono comunque non ottimali, il differenziale centrale potrebbe anche essere lasciato inserito, e infatti le macchine a due differenziali marciano normalmente in fuoristrada in queste condizioni, ma potendo sarà sempre meglio disinserirlo.
Alternativamente, e nei veicoli in cui questo è possibile, si otterrebbe un effetto simile bloccando il differenziale
anteriore, come si vede nella figura seguente.
7.3.2 Due Ruote Senza Aderenza
Un altra comune situazione in cui si rischia di rimanere fermi è quella in cui due ruote dello stesso ponte perdono aderenza. La configurazione con tre differenziali "open" è mostrata in figura: le ruote posteriori sono ferme e le ruote anteriori ruotano a vuoto:
31
Anche in questo caso il bloccaggio del differenziale centrale è sufficiente a risolvere il problema: l’asse anteriore e l’asse posteriore sono vincolati a ruotare alla stessa velocità, e le ruote posteriori che sono in condizioni di
buona aderenza permetteranno al veicolo di muoversi:
In questa situazione invece l’eventuale bloccaggio del differenziale anteriore non sarebbe di nessun aiuto.
Sempre della serie “due ruote senza aderenza consideriamo i casi in cui sono due ruote di assi differenti ad
essere in condizioni di scarsa aderenza, ad esempio in una situazione di twist, come indicato nella figura seguente:
32
In questo caso bloccare il differenziale centrale non è di alcun aiuto: i due differenziali anteriore e posteriore
trasmettono il moto alle ruote senza aderenza, e il veicolo non è in grado di avanzare:
Vediamo che se anche le ruote con aderenza insufficiente sono dallo stesso lato bloccare il differenziale centrale non serve a risolvere il problema:
Questa situazione può ovviamente fermare anche le macchine con solo due differenziali.
33
Quello che ci può trarre di impaccio in questa situazione è il blocco, totale o parziale, dei due differenziali ai
ponti: in questo modo si obbligano le ruote di ogni ponte a ruotare alla stessa velocità e si recupera dunque
trazione. Si può anche notare che bloccare i due differenziali ai ponti rende inutile il blocco del differenziale
centrale:
La figura seguente mostra l’effetto dei blocchi ai ponti nel caso le ruote senza aderenza siano dallo stesso lato:
34
Alcuni montano un differenziale bloccabile solo ad un punte, quello posteriore: in questo caso si può uscire
dalla situazione bloccando sia il differenziale posteriore che il differenziale centrale per evitare che tutta la trazione disponibile vada al ponte senza blocco, cioè nel caso ad esempio quello anteriore. In questo caso però
sarà solo una ruota a spingere la macchina, cioè quella posteriore:
7.3.3 Tre Ruote Senza Aderenza
L’ultimo caso da considerare infine è quello in cui tre ruote sono in condizioni di scarsa aderenza, situazione
non comune ma neppure impossibile nella pratica del fuoristrada. Il diagramma mostra la rotazione delle diverse ruote, e naturalmente l’unica ruota che avrebbe trazione rimane ferma:
Per uscire da questa situazione è necessario azionare due blocchi: quello centrale, per mettere solidalmente
in movimento gli alberi di trasmissione anteriore e posteriore, e quello sul ponte dove almeno una ruota ha a35
derenza, nel caso in figura quello anteriore. Tutta la trazione disponibile viene così scaricata sull’unica ruota
con trazione che potrà fare avanzare il veicolo, mentre le altre ruote gireranno a vuoto e non forniranno trazione.
Nel caso in cui sia una ruota anteriore ad avere aderenza, blocchiamo il differenziale centrale quello al ponte
anteriore:
Nel caso in cui sia una ruota posteriore ad avere aderenza, bloccheremo il differenziale centrale e quello al
ponte posteriore.
Questo termina la nostra carrellata sui diversi casi possibili, e passiamo a riassumere il tutto in una tabella di
facile consultazione nel prossimo capitolo.
7.4
Tabella Riassuntiva
Alcune considerazioni finali, prima di guardare una tabellina riassuntiva: abbiamo nei nostri modelli semplificati
considerato il caso estremo di totale perdita di aderenza e di bloccaggio completo dei differenziali. Questo per
illustrare con la massima semplicità le diverse situazioni e spiegare chiaramente quale effetto otteniamo azionando i bloccaggi. Nella pratica, le situazioni di totale perdita di aderenza non sono così frequenti (salvo in
quei casi in cui una ruota sia sollevata da terra) e un bloccaggio solo parziale dei differenziali sarà più che adeguato per uscire dalla situazione critica che abbiamo affrontato. Nella terza e ultima parte di questa serie
cercheremo di valutare quantitativamente le prestazioni di una catena cinematica in funzione della percentuale
di bloccaggio dei differenziali e delle diverse condizioni di aderenza che possiamo aspettarci di trovare.
36
La tabella seguente riassume quanto abbiamo esaminato sinora.
Differenziale Differenziale Differenziale
anteriore
centrale
posteriore
locked
locked
Locked
locked
Locked
locked
locked
locked
locked
37
7.5
Il Coefficiente d’Attrito
La capacità del suolo di trasformare la coppia applicata alle ruote in forza capace di far avanzare il veicolo è
misurata dal coefficiente d’attrito (“grip coefficient” in inglese) tra le ruote e il suolo. Quantitativamente esso è
definito come il rapporto tra la forza necessaria a spostare un oggetto poggiato su una superficie e il peso che
questo oggetto esercita sulla superficie stessa. Esso dipende da due fattori: la natura della superficie su cui
facciamo muovere l’oggetto e la natura dell’oggetto stesso: lo stesso oggetto, per esempio un pezzo di gomma, avrà coefficiente d'attrito diverso sopra ad esempio del cemento, una piastrella asciutta o una piastrella
bagnata. Il coefficiente d'attrito traduce in termini quantitativi precisi concetti quali “strada scivolosa” o “gomme
dalla buona tenuta”: espressioni comunemente usate ma inadatte ad eseguire delle valutazioni e comparazioni precise.
Il coefficiente d’attrito può essere misurato con una certa precisione per diversi tipi di gomma su diverse superfici, e per fissare le idee possiamo considerare la tabella che segue per avere una idea di quanto sia buona
la trazione su diversi terreni. Viene fornito un certo spettro di valori, poiché il “grip” che può offrire un certo
pneumatico sui diversi fondi dipende da molti parametri, e di converso pneumatici di diverso disegno e mescola (e anche a diversa pressione di gonfiaggio o su cerchi di diversa dimensione) hanno comportamenti differenti sullo stesso fondo percorso: al solito quello che ci interessa qui è capire il comportamento del nostro fuoristrada nelle diverse situazioni più che eseguire delle precise misurazioni di valore più teorico che altro.
La gomma che consideriamo nella tabella seguente è una gomma di buona qualità con un disegno adatto al
fuoristrada (diciamo un 50/50): sono dunque escluse da un lato le gomme puramente “cross”, che mostreranno un grip migliore nelle situazioni di bassa aderenza e dall’altro lato quelle impiegate sui veicoli ricreazionali,
con disegno sostanzialmente stradale e che mentre hanno grip migliori di quelli della tabella nelle condizioni di
buona trazione sono invece inferiori nelle condizioni di scarsa aderenza.
Superficie
Coefficiente
d'attrito
Commenti
praticamente senza trazione
0.0 -- 0.1
da “ruota sollevata” a condizioni di
twist estremo
superfici scivolose
0.1 -- 0.3
da ghiaccio a erba umida, fango scivoloso, foglie e terreni smossi
tipici percorsi fuoristrada in cattive
condizioni di aderenza
0.3 -- 0.5
da neve ed erba a fango, sabbia,
granigliati umidi e asciutti
tipici percorsi fuoristrada in buone
condizioni di aderenza
0.5 -- 0.7
da sterrati anche smossi a fondi non
pavimentati
condizioni tipiche delle strade asfaltate
0.7 -- 0.95
da asfalto vecchio ad asfalto nuovo
e asciutto
La tabella si riferisce ad ogni ruota singolarmente, e non sarà raro avere una ruota in una condizione di aderenza buona e una in condizioni cattive. Inoltre in un tipico percorso fuoristrada si incontrano tipi di fondo anche molto diversi a breve distanza l’uno dall’altro.
38
7.6 La Trazione
Se moltiplichiamo la coppia prodotta dal motore (per esempio 30Kgm) per i rapporti di riduzione del cambio,
del riduttore e dei ponti, otteniamo la coppia applicata collettivamente alle ruote. Come ormai sappiamo bene
questa coppia viene generalmente distribuita in modo eguale tra le ruote da una serie di differenziali "open".
Facendo qualche semplice calcolo, supponiamo di essere in terza ridotta (3L) con il motore bene in tiro:
30kgm del nostro motore diventano ben 490kgm all’uscita di cambio e riduttore e oltre 1700kgm globalmente
applicati alle ruote dopo la coppia conica ai ponti. Di questi, ciascuna ruota ne riceve ¼, e cioè più di 400kgm.
Si ottiene la trazione prodotta da ciascuna ruota dividendo questo valore di coppia per il raggio di rotolamento
della ruota: se supponiamo di avere una 7.50R16, il cui raggio di rotolamento è di circa 38cm, troviamo che
ogni ruota potrebbe esercitare una trazione di ben 1100kg in condizioni di grip ideale, cioè con coefficiente
d'attrito =1. Adeguati per portare una macchina da circa 2000kg di peso in cima a una salita a 45 gradi senza
alcun problema (includendo nel calcolo il coseno dell’angolo di rampa)!
Quello che ci impedisce di salire con disinvoltura è il coefficiente d'attrito, ben inferiore a 1, più la “perdita” addizionale dovuta al coseno dell’angolo di rampa. La massima forza di trazione che l’interfaccia battistrada –
suolo è in grado di sostenere è data dal coefficiente d'attrito moltiplicato per il peso applicato sulla ruota: per
esempio nel caso di una macchina di 2000kg equamente distribuiti sulle quattro ruote, cioè quindi 500kg per
ruota, il massimo che possiamo sperare di ottenere su asfalto è circa 500kg di spinta per ogni ruota, che si riducono a 250 – 350kg in fuoristrada, e molto meno in condizioni di trazione veramente scarse. Poiché abbiamo visto che il motore ha una esuberanza di potenza e può scaricare sulle ruote livelli di coppia molto elevati,
ecco che lo slittamento delle ruote nella guida in fuoristrada, complici sia l’uso delle marce ridotte che la cattiva aderenza del fondo, è più la norma che l’eccezione.
Non è solo l’aumento della coppia applicata a causare lo slittamento delle ruote, ma anche la diminuzione del
grip disponibile. Se stiamo modulando l’acceleratore per ottenere dal motore giusto la coppia che ci serve per
affrontare una impegnativa salita in aderenza, e improvvisamente il fondo che percorriamo diventa meno aderente, ecco che la ruota corrispondente comincerà a slittare, perdendo trazione e pregiudicando al possibilità
di procedere.
Una ultima considerazione: sembra dai semplici calcoli che abbiamo fatto che la trazione disponibile sia in generale molto grande, e non sembra quasi comprensibile cosa serva così tanta coppia per viaggiare normalmente in pianura fuoristrada. La necessità di una elevata coppia e trazione viene in generale dal fatto che la
marcia in fuoristrada richiede uno sforzo molto superiore alla marcia su un fondo liscio e compatto. Il fondo su
cui si marcia fuoristrada è sconnesso, e davanti alle ruote si presentano continuamente sassi, buche e altre
piccole o grandi irregolarità. Tali irregolarità agiscono sulle ruote proprio come una continua salita che deve
essere superata. Nella marcia su fondi morbidi, sui quali il galleggiamento del pneumatico non è adeguato, si
forma in continuazione davanti al pneumatico un muro alto talvolta anche 10 e più centimetri, come nella marcia su sabbia molto soffice, che deve essere superato continuamente.
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7.7 Considerazioni Finali
Abbiamo cercato di ricondurre le diverse architetture di trazione a schemi semplici. Questo sforzo è certamente utile, perché ci permette di confrontare rapidamente e quantitativamente diverse architetture in funzione della loro applicazione o destinazione. Tuttavia vi sono altri fattori che devo essere tenuti in conto, ai quali cercheremo di accennare ora brevemente e che devono essere comunque tenuti in conto quando si decida di fare queste genere di modifiche al proprio fuoristrada.
Direzionalità dello Sterzo
E’ l’effetto che l’inserimento dei blocchi ha sul controllo direzionale del veicolo. In generale perdere in direzionalità e precisione di guida può impedirci di scegliere la migliore traiettoria o i migliori punti di appoggio per le
ruote, magari vanificando i vantaggi che derivano dall’uso di un differenziale potenzialmente migliore. La perdita di direzionalità nella guida arriva al suo estremo con tre blocchi inseriti, generando situazioni nelle quali altro
che andare dritti non si può!
Questo problema è in parte compensato dai differenziali automatici che si sbloccano quando si percorre una
curva.
Inserimento del Blocco
La facilità e la tempestività con cui il sistema può essere inserito o disinserito può essere un fattore importante
nella guida. E’ chiaro che fermarsi per inserire un blocco può essere uno svantaggio nella guida, poiché fa
perdere tempo e soprattutto l’abbrivio. Richiede inoltre la valutazione preventiva della necessità o meno di inserire il blocco, cosa che non tutti i piloti sono capaci di fare: molti prima provano, poi mettono il blocco e riprovano, col risultato di avere danneggiato la pista e reso talvolta più difficile il passaggio, oltre ad aver corso il
rischio di rimanere fermi a metà dell’ostacolo.
Affidabilità
Un blocco causa comunque una maggiore sollecitazione degli organi meccanici, riducendone l’affidabilità. Ma
a parte questo occorre considerare anche i sistemi di comando, eventuali tubi e interruttori, cavetti e altri attuatori, in generale esposti sotto la macchina e sempre a rischio di essere danneggiati.
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