Corso: Operatore Meccanico 3
La Trazione integrale
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A.F. 2012/2013
ALLIEVO: LUCA STERZA
INDICE
Presentazione
pag. 2
Definizione/ Componenti principali
pag. 3
Il differenziale
pag. 4
Il bloccaggio differenziale
pag. 5
Differenziali autobloccanti più comuni
pag. 5
Sistemi di trazione integrale
pag. 7
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Controllo della trazione integrale
pag. 10
Bibliografia
pag. 12
PRESENTAZIONE
Mi chiamo Luca Sterza. Ho frequentato il corso di Operatore Meccanico al CFP
Zanardelli di Brescia, nella sede di Rivoltella del Garda. Ho scelto la Trazione
integrale, come argomento per la tesina d’esame, perché lo trovo interessante
rispetto ad altri.
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DEFINIZIONE
L’espressione "Trazione integrale" in un veicolo di quattro ruote implica le quattro
ruote motrici permanentemente agganciate o ad azionamento automatico, mentre
con "quattro per quattro" si indica il loro aggancio manuale e temporaneo.
Componenti principali
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


distributore di coppia: distribuisce la coppia proveniente dal cambio,per
esempio il 50% alla trasmissione anteriore e il 50% a quella posteriore.
differenziale centrale: compensa le differenze di regime, per esempio nelle
curve. In tal modo si evitano deformazioni negli organi di trasmissione quando
slittano le ruote motrici di un asse. Il differenziale centrale può essere
bloccato mediante un dispositivo di bloccaggio centrale, in tal modo l’asse con
una migliore aderenza, riceve la maggior parte della coppia.
differenziali anteriore e posteriore : compensano le differenze di regime delle
ruote e distribuiscono la coppia in parti uguali alle ruote motrici di un asse.
Quando slitta una ruota, la compensazione può essere bloccata mediante un
dispositivo di bloccaggio trasversale. Di conseguenza, la ruota con migliore
aderenza riceve maggior parte della coppia. Per poter trasmettere in tutte le
condizioni di funzionamento il massimo della coppia, un veicolo a trazione
integrale ha bisogno di 3 dispositivi di bloccaggio del differenziale (2
trasversali e 1 longitudinale).
VANTAGGI
Un veicolo a trazione integrale a 4 ruote motrici è in grado di: trasmettere il
doppio della forza motrice di un veicolo con 2 ruote motrici. Dotato degli
opportuni accessori, riduce a ¼ la possibilità di rimanere impantanati o bloccati
in situazioni di fuori strada, in quanto basta che una ruota su quattro abbia presa
a terra per poter avanzare. Garantisce maggior sicurezza su strade bagnate,
innevate e ghiacciate, oltre che una maggiore stabilità.
SVANTAGGI
Tra gli svantaggi sono da annotare: il maggior costo e il maggior consumo dell’auto.
IL DIFFERENZIALE
Un differenziale è un insieme meccanico di ingranaggi, che prende la coppia motrice
da un albero conduttore e la divide tra i due assi di uscita, permettendogli di ruotare
a velocità diverse.
Un differenziale, in un' auto a trazione anteriore o posteriore, permette che
entrambe le ruote scarichino potenza sulla strada, ma possano
contemporaneamente ruotare a velocità differenti, in modo che l' automobile possa
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girare
senza
resistenza.
Un sistema a quattro ruote motrici permanente deve avere tre differenziali, per
poter applicare potenza alle quattro ruote e girare senza resistenza: i differenziali
della parte anteriore, della parte posteriore e del centro. Questo perché la distanza
percorsa dalle ruote anteriori, che sterzano non è la stessa percorsa dalle ruote
posteriori,
che
non
hanno
articolazione.
La coppia in uscita dal cambio va per primo al differenziale centrale, che la divide e
la trasferisce tramite gli alberi conduttori ai differenziali anteriore e posteriore.
I sistemi quattro per quattro ad inserimento manuale, nella maggior parte dei casi,
non hanno un differenziale centrale, cosicché non possono essere usati nell'
asciutto. Quando sono inserite le quattro ruote motrici, in un tal sistema, la parte
anteriore e gli assi posteriori sono bloccati insieme e ruoteranno esattamente alle
stesse velocità.
Tutte le ruote con trazione a terra con differenziale tradizionale
IL BLOCCAGGIO DIFFERENZIALE
È il fulcro della tecnologia della trazione integrale, perché ha un effetto profondo sul
comportamento su strada delle automobili. Si prenda, ad esempio, il caso dell'
automobile più semplice a trazione integrale con tre differenziali "liberi". L'
automobile può essere immobilizzata, se una qualunque delle quattro ruote perde
la trazione, perché i differenziali standard distribuiscono equamente la coppia
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motrice in uscita. Ogni automobile a trazione integrale, oggi, sul mercato ha una
forma di bloccaggio del differenziale.
Ruota anteriore sinistra in assenza di trazione con differenziale tradizionale
DIFFERENZIALI AUTOBLOCCANTI PIÚ COMUNI
Giunto viscoso
In questo differenziale, due serie di dischi, calettati alle estremità dei due alberi,
sono poste a distanza ravvicinata in una scatola, che contiene un particolare liquido
siliconico, che ha la caratteristica di aumentare notevolmente la sua viscosità con la
temperatura.
Quando le velocità dei due alberi sono diverse, il liquido, aumentando l'attrito con i
dischi, limita lo slittamento relativo dei due, fino ad impedirlo (con tempi di
intervento dell'ordine del secondo).
Quando la tendenza ad avere velocità diverse diminuisce, il liquido si raffredda e
torna a permettere piccole differenze di velocità di rotazione.
Il giunto viscoso viene utilizzato principalmente come sistema di bloccaggio
automatico del differenziale centrale (o, meno frequentemente, posteriore) degli
autoveicoli a trazione integrale.
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.
Differenziale a giunto viscoso
Il differenziale TorSen
Il differenziale TorSen (contrazione delle parole "Torque Sensing", cioè "sensibile alla
coppia") viene impiegato come differenziale centrale su autovetture solitamente
dotate di trazione integrale, o sull'asse posteriore, su autovetture con trazione
posteriore e consente di ripartire la coppia tra le due ruote, senza mai bloccare del
tutto
i
due semiassi.
Il suo funzionamento permette alle due ruote di un medesimo asse di variare la
loro velocità relativa, purché una ruota aumenti la sua velocità, nella stessa
percentuale
in
cui
l'altra
diminuisca
la
propria,
come
nei
normali differenziali durante la percorrenza di una curva.
Nel caso in cui una delle due ruote tenda ad accelerare, come quando sta per
pattinare, e l'altra non tenda a ridurre la propria velocità, il sistema risulta quasi
bloccato e di conseguenza la coppia si indirizza verso la ruota che fa presa,
impedendo il pattinamento dell'altra.
Questo tipo di differenziale autobloccante meccanico è molto utilizzato per la
grande affidabilità e la scarsità di manutenzione nel corso della vita operativa,
dovuta al fatto che non sono presenti al suo interno elementi di attrito; l'unico suo
difetto evidente è dato dagli ingombri, che sono maggiori dei differenziali
autobloccanti a lamelle.
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Spaccato di un differenziale Torsen
SISTEMI DI TRAZIONE INTEGRALE
Integrale inseribile (P+A)
Trazione posteriore con possibile inserimento sull’anteriore. Non è presente un
differenziale centrale e, una volta inserito, si comporta come se ci fosse un
differenziale bloccato. E’ presente un riduttore, che si innesta dopo il bloccaggio (es.
Suzuki Jimny). Utilizzabile su sterrato e ogni tipo di fuoristrada.
Integrale
inseribile
con
differenziale
bloccabile
Sistema più flessibile; consente di viaggiare in tutte le modalità possibili: con due
sole ruote motrici, integrale per uso stradale (differenziale centrale libero) o
fuoristrada (differenziale centrale bloccato). Può essere presente un riduttore nelle
diverse modalità di trasmissione. Esistono anche delle varianti “intelligenti”,
assimilabili a tale tipo di trazione, utilizzabile nelle varie modalità per situazioni
diverse.
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Ruote anteriori in assenza di trazione con differenziale centrale bloccato
Ruota anteriore destra e posteriore sinistra in assenza di trazione con differenziale centrale bloccato
Integrale semipermanente ad inserimento automatico
Lavora in automatico, attraverso un giunto idraulico o un comando elettronico. In
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condizioni normali, la trazione è concentrata in tutto o in buona parte su un asse e,
in caso di necessità, viene inviata sull’altro, fino ad un parziale bloccaggio, gestito in
automatico (con percentuali variabili da sistema a sistema, ad es. Chevrolet Captiva).
Alcuni tipi di trazione hanno la possibilità del blocco manuale del giunto (es.
Hyundai Tucson e Santa Fe, Kia Sportage) che, ove previsto, consente l’impiego di un
riduttore (es. Kia Sorrento). Utilizzabile nelle varie modalità per situazioni diverse.
Integrale permanente
E’ presente un differenziale centrale, spesso accompagnato da un giunto viscoso,
che garantisce una ripartizione iniziale, con prevalenza su un asse (orientativamente
non superiore al 60%). Può essere presente un differenziale centrale bloccabile in
abbinamento (es. Toyota Land Cruiser, Suzuki Gran Vitara) o meno (ad es. Daihatsu
Terios)
ad
un
riduttore.
Utilizzabile
sempre.
Integrale continuamente variabile
Trazione con un giunto centrale a controllo elettronico, che ripartisce la trazione a
seconda delle necessità. Totalmente flessibile (0-100 , 50-50 , 100-0 e tutte le
possibilità intermedie) è solitamente utilizzata in abbinamento al cambio
automatico senza riduttore. (es. BMW X3 e X5, Lexus RX 350, Subaru Forester e
Outback). Utilizzabile nelle varie modalità per situazioni diverse.
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CONTROLLO DELLA TRAZIONE
Sistemi che agiscono sui freni
La maggior parte dei differenziali, montati sulle auto di serie, è caratterizzata da un
grosso limite: quando una ruota motrice slitta, girando a vuoto, ad esempio su
terreni sdrucciolevoli, dal momento che tutta la coppia erogata dal motore va a tale
ruota, quella che avente un minimo di aderenza, non riceve potenza e di
conseguenza il veicolo rimane fermo. Per ovviare a tale problema, la centralina del
controllo di trazione, ricevendo ulteriori dati riguardanti la ruota, che ha perso
aderenza, anche dalla centralina dell'ABS, frena lo pneumatico che pattina,
ridistribuendo coppia alla ruota con più aderenza e permettendo, quindi,
l'avanzamento del veicolo. Logicamente, la centralina interviene in questo modo
solo per permettere ad un veicolo rimasto impantanato di recuperare trazione e
quindi di avanzare. Infatti, se tale sistema fosse adottato per ridurre il pattinamento
delle ruote motrici, quando il veicolo è in forte accelerazione, su una strada
rettilinea o comunque quando il veicolo è già in movimento, si creerebbero delle
forti differenze di velocità di rotazione degli pneumatici dei due assi, che
determinerebbero un involontario cambiamento di traiettoria e la perdita di
controllo del mezzo.
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Sistemi che agiscono sull'alimentazione del motore
Appena le ruote motrici slittano, la centralina del controllo di trazione interviene
sull'alimentazione del motore, riducendone leggermente la potenza erogata.
Pertanto, essendo sottratta alle ruote motrici solo la coppia in eccesso, che ne
determinava il pattinamento, gli pneumatici riescono a sfruttare, senza slittare, tutta
l'aderenza offerta, in quel momento, dal manto stradale, determinando di
conseguenza la massima accelerazione del mezzo. Si ricorda, a tal proposito, un
principio molto importante della fisica, il quale sostiene che ha più aderenza un
oggetto che avanza su una superficie, piuttosto che un oggetto che viene trascinato.
Questo tipo di controllo della trazione è particolarmente adatto ad automobili
dotate di potenza e coppia elevate, che riescono a essere modulate soprattutto con
un controllo del comando acceleratore tramite fili (guida tramite fili).
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BIBLIOGRAFIA
Fonti di ricerca: Vari siti
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