i vari tipi di trazione 4x4

1checipensa

Nuovo Alfista
19 Ottobre 2004
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Montegranaro
al di là dei nomi che danno le case automobilistiche ai loro modelli integrali (Q4, Quattro, 4Motion) quali sono i veri schemi di queste trazioni???

ne sparo uno, "giunto viscoso" prendendo molto alla larga fondamentalmente come funziona???? quali sono gli altri???
 
Trazione integrale permanente o inseribile: 3 differenziali meccanici ripartiscono la coppia tra le 4 ruote. L'asse motore sempre inserito, nel caso della trazione non permanente, può essere l'anteriore o il posteriore a seconda dello schema. L'inserimento della trazione può avvenire anche con un semplice giunto meccanico (tipo vecchia Panda 4x4) prevedendo solo 2 differenziali.

Trazione a giunto viscoso o Haldex: in caso di slittamento tra i due assi un giunto viscoso o una frizione Haldex provvede a trasmettere trazione all'asse normalmente trascinato. Un sistema più economico ma meno performante in termini di motricità.
 
Ci sono anche notevoli variazioni se a ripartizione fissa, variabile e/o bloccabile sugli assi.

Per quelli "variabili" (più diffusi in ambito non fuoristradistico e/o estremp) il punto è abbastanza semplice, ovvero come

1) capire che una o più ruote (normalmente si ragiona per assi, anteriore e posteriore, ma non è sempre detto nel caso di differenziali multipli, ma anche qui è più un discorso fuoristradistico) ha più o meno aderenza

2) come fare per inviare più potenza alle ruote (diciamo "asse") con migliore aderenza.

L'approccio Haldex (e simili) è di tipo prettamente elettronico: i sensori ABS (le ruote foniche, anche se in realtà oggi non esistono quasi più come quelle "vecchie") rilevano la differenza di velocità tra ruote anteriori e posteriori.
Quelle che girano più velocemente (o meglio sopra un certo TOT) stanno slittando, e quindi bisogna inviare più coppia (potenza) all'ALTRO asse.

Chiaramente c'è una sorta di "storia pesata" che misura in un certo intervallo temporaneo l'andamento della velocità di rotazione e la differenza relativa (in pratica se la ruota sta progressivamente iniziando a slittare oppure no) - taglio la parte di precisazioni varie -

A questo punto c'è una frizione (concettualmente non molto dissimile dalla frizione "vera") che è posta sull'albero di collegamento davanti / dietro.

Chiudendola o aprendola si invia una quantità maggiore o minore di coppia all'altro asse, normalmente con limiti.

Le 2 case "principali" che usano simil-haldex sono VAG e Porsche.
Quella VAG (4Motion o Quattro per Golf, Passat, A3 e simili) normalmente è una trazione anteriore con poco inviato dietro, che in caso estremo può diventare anche una 50/50.

Quella Porsche invece prevede una netta preponderanza al retrotreno (non ricordo i dati precisi, credo sia 10/90 o qualcosa del genere) che, in caso di scarsa aderenza, può arrivare fino a 40/60 (per le carrera normali) e circa 30/70 per la Turbo.

Per inciso anche BMW usa qualcosa di molto simile (frizione a controllo elettronico)
---
Discorso diverso per "i giunti viscosi", in generali quelli con differenziali meccanici (tipo Torsen che significa TORQUE SENSE) o simili (anche qui ce ne saranno 700 tipi diversi).

La versione "breve" è che i due assi (nell'ipotesi anteriore e posteriore, ma nulla vieta destra/sinistra, come ad esempio nel Q2) sono collegati da un "accrocchio" che "capisce" automaticamente quando uno dei due assi gira più veloce dell'altro, ed automaticamente "sposta" (o meglio invia) più coppia all'altro.

I dettagli sono moooolto complicati (se li si vuole approfondire veramente e non in versione TENNICA), ma questo è il succo.

In estrema sintesi vantaggi e svantaggi:

- elettronica: pesa poco (cosa molto importante), dissipa poca potenza (altra cosa importante), può essere "migliorata" nel corso del tempo con software più "furbi", ad es. è facile addirittura bloccarla (tipo 50/50 fissa).
Può essere soggetta ai "soliti" problemi di elettronica ed, in generale, non è molto "dolce" nell'attivazione (questo può confondere il guidatore che passa "improvvisamente" o quasi da TA a TI)

- meccanica (torsen ed i suoi fratelli, principalmente): pesa di più, ciuccia molta più potenza, NON può essere "tarata" nè "migliorata" nel tempo.
Il "vero" vantaggio è un comportamento più omogeneo, meno "soprendente" poichè varia con maggior dolcezza ed uniformità il trasferimento tra gli assi.
VAG ad esempio la monta su tutte le "vere" Quattro (A4-A5-A6-A8)

---
Una trattazione approfondita è pressochè impossibile, anche perchè ci sono 2000 tipi diversi (interessanti anche quelli jappo), misti, "bastardi" e chi più ne ha più ne metta (anche con più di 1 differenziale, ovviamente!)

Cmq spero di aver fornito un'idea
 
Vabbè adesso mi "riprendo" un po' per rendermi conto... che non ho risposto alla domanda iniziale ehehehehe

Il differenziale a giunto viscoso non è nè elettronico (come haldex) nè meccanico (come torsen), bensì -come dice il nome stesso!- contiene una sorta di "sbobba" che diventa sempre più viscoso all'aumentare della temperatura.
In pratica più si scalda (perchè c'è uno slittamento tra i due alberi) più diventa "duro" collegando quindi "di più" i due assi stessi.

Quando lo slittamento (che significa in pratica velocità diversa di rotazione degli assi) si riduce, anche la temperatura lo fa e la "sbobba" diventa meno densa.

Sì, lo so, è spiegato da cane, ma non sono un ingegnere :rotolo)
 
Marco22":17xxf90u ha detto:
Si che hai spiegato bene.la sbobba rende perfettamente l'idea. :crepap)
In pratica è come un Haldex (o meglio l'haldex è come un giunto viscoso... senza sbobba...).

Credo venisse montato sulla mitica delta.
In pratica è un differenziale centrale (anteriore-posteriore) leggero, che non richiede elettronica e che bene o male il suo sporco lavoro lo fa.

Il difetto è l'isteresi ed il tempo di risposta: in pratica tra quando inizia a scaldarsi e quando si "blocca" passa del tempo, e quindi un po' di slittamento c'è.

Inoltre se si scalda veramente tanto tende a rimanere bloccato e può richiedere quindi opportuni accorgimenti per raffreddarlo blablabla.
Io invece,sarei grato a qualcuno se mi spiegasse il funzionamento del mitico Q4 :D (brera e 159)
Penso ci sarà della doc TENNICA in giro ;)
 
InterNik":jtmokq4e ha detto:
Marco22":jtmokq4e ha detto:
Si che hai spiegato bene.la sbobba rende perfettamente l'idea. :crepap)
In pratica è come un Haldex (o meglio l'haldex è come un giunto viscoso... senza sbobba...).

Credo venisse montato sulla mitica delta.
In pratica è un differenziale centrale (anteriore-posteriore) leggero, che non richiede elettronica e che bene o male il suo sporco lavoro lo fa.

Il difetto è l'isteresi ed il tempo di risposta: in pratica tra quando inizia a scaldarsi e quando si "blocca" passa del tempo, e quindi un po' di slittamento c'è.

Inoltre se si scalda veramente tanto tende a rimanere bloccato e può richiedere quindi opportuni accorgimenti per raffreddarlo blablabla.

E di che tipo di liquido si tratta non si sa?
Io so che il giunto viscoso era adottato sulla Lancia S4 :OK)
 
le giappo (impreza e Evo) trazionamente parlando, sono più meccaniche o elettroniche???

sto trazionamente non lo sò dov'è l'ho tirato fuori!!!! :asd) :asd)
 
Marco22":jmuw1j1p ha detto:
Io invece,sarei grato a qualcuno se mi spiegasse il funzionamento del mitico Q4 :D (brera e 159)

Qui c'è qualcosa sulla Q4

1checipensa":jmuw1j1p ha detto:
le giappo (impreza e Evo) trazionamente parlando, sono più meccaniche o elettroniche???

sto trazionamente non lo sò dov'è l'ho tirato fuori!!!! :asd) :asd)

Mi sembra che sulle ultime Impreza sia a controllo elettronico
 
dallas140cv":t7os45mr ha detto:
alk147":t7os45mr ha detto:
.....una volta in presa fornisce quella che fornirebbe un altro sistema.

Appunto, intanto aspetta che si decida però!! E non ci vuole mica poco, a volte. Anche con l'Haldex.
in realtà la decisione è sostanzialmente "immediata", sono gli attuatori (tipicamente elettroidraulici) che richiedono "tempo" per postare le lamelle.

Con servomeccanismi "tosti" [e come il mondiale rally insegna] il controllo elettronico ha enormi vantaggi su quello meccanico (ovviamente) :shrug03)
 
dallas140cv":pttpesxz ha detto:
InterNik":pttpesxz ha detto:
in realtà la decisione è sostanzialmente "immediata"....

Vedi qui:
https://forum.alfavirtualclub.it/view ... hp?t=36250

Ecche, mi devo autoquotare?
InterNik":pttpesxz ha detto:
fillojtd":pttpesxz ha detto:
è appunto questa la debolezza di una trazione comandata da una frizione elettronica!!
mahhh... non direi...

Per quanto riguarda la "decisione" della strategia si può fare in pochi cicli di clock, semplicemente con una tabella precalcolata (evento comunissimo in automotive), direi con tempi di "reazione" di 2 ordini di grandezza inferiori rispetto a qualsiasi sistema meccanico.

Poi i vari attuatori fanno tornare nel "mondo reale" e qui la situazione torna "lenta".

Dal punto di vista teorico una "furba" gestione (fuzzy) consente di avere un controllo pressochè totale della trazione, mooolto più avanti rispetto a quella Torsen (ma anche qualsiasi altro sistema meccanico) che, bene o male, segue una legge prefissata e non adattiva.

A mio avviso con Haldex vengono usate strategie super-conservative proprio al fine di "simulare" il funzionamento di una TI più o meno "meccanica", ma le possibilità (se gli attuatori sono sufficientemente evoluti) sono infinite.
PS Sulla nuova R8 anche la mitica trazione Quattro a tre differenziali sta lasciando posto all'Haldex.....
Per come la vedo io mi sembra "ovvio" che l'elettronica "vince sempre" sulla meccanica.

Non fosse altro perchè si può integrare con gli altri sottosistemi (ABS, stabilità, sospensioni e quant'altro).

Certo un conto è mettere a punto un differenziale a controllo elettronico per una F430 rispetto ad una Golf R32, sia come materiali che investimenti ;)
 
InterNik":ad2bn4yd ha detto:
Ecche, mi devo autoquotare?

Mi riferivo alla prima parte del thread in cui segnalavo il caso di quella A3 4motion che non riusciva a partire sulla neve. Comunque sulla rapidità dei sistemi elettronici e sulla loro efficacia interagendo con la trazione integrale ho dei seri dubbi.... così come chiunque fa fuoristrada serio e usa solo auto con trazione esclusivamente meccanica e soprattutto sempre in presa. L'isteresi del sistema sarà velocemente compensata dall'elettronica ma rimane un margine di slittamento prima che il sistema porti la trazione sul secondo asse. E qui si perde tempo e motricità, specie su fondi ad aderenza molto ridotta.

Ma credo che anche il nostro Q2 sia una grande dimostrazione che sulla trazione la meccanica è migliore dell'elettronica... un sistema meccanico che interviene prima dell'ASR e migliora la trazione senza aspettare che questa sia compromessa.
 
dallas140cv":2scskkmg ha detto:
Mi riferivo alla prima parte del thread in cui segnalavo il caso di quella A3 4motion che non riusciva a partire sulla neve.
Non c'entra un granchè, dipende dal fatto che si tratta di differenziali a MOLTIPLICAZIONE di coppia, non bloccabili integralmente.
La stessa cosa avviene, tanto per dirne una, col sistema X di BMW
Comunque sulla rapidità dei sistemi elettronici e sulla loro efficacia interagendo con la trazione integrale ho dei seri dubbi....
Spiegalo a Loeb e, in generale, ai progrettisti WRC ;)
così come chiunque fa fuoristrada serio e usa solo auto con trazione esclusivamente meccanica e soprattutto sempre in presa.
Ahem... ma dove?? Eppoi che significa "sempre in presa", io lo sostituirei con "bloccabili" (i vari differenziali), proprio per evitare il problema della ruota "volante"
L'isteresi del sistema sarà velocemente compensata dall'elettronica ma rimane un margine di slittamento prima che il sistema porti la trazione sul secondo asse. E qui si perde tempo e motricità, specie su fondi ad aderenza molto ridotta.
Questo capita anche coi sistemi viscosi e meccanici.
Ma credo che anche il nostro Q2 sia una grande dimostrazione che sulla trazione la meccanica è migliore dell'elettronica... un sistema meccanico che interviene prima dell'ASR e migliora la trazione senza aspettare che questa sia compromessa.
Spiegalo alla Ferrari, quei "barboni" si limitano ai differenziali a controllo elettronico (non parliamo poi di F1)

La meccanica risponde in maniera più o meno lineare, ma sempre la stessa.

Con l'elettronica si possono fare delle "mappe" di risposta che, a seconda delle circostanze, reagiscano in modo diverso.

Cosa che la meccanica, ovviamente, non può fare.
 
InterNik":3r4xnvhu ha detto:
La meccanica risponde in maniera più o meno lineare, ma sempre la stessa.

Con l'elettronica si possono fare delle "mappe" di risposta che, a seconda delle circostanze, reagiscano in modo diverso.

Cosa che la meccanica, ovviamente, non può fare.
Esattamente.

Un sistema di controllo elettronico poi può gestire molti più parametri, anche indipendenti dal fenomeno fisico direttamente collegato al sistema. Per fare un esempio chiaro, un Torsen utilizzato come differenziale centrale lavora solo nel momento in cui uno dei assali perde aderenza e "slitta" o inizia a slittare, e lavora sempre nello stesso modo. Con un controllo elettronico del differenziale invece si può ad esempio variare la ripartizione di coppia anche in funzione della velocità, per dirne una, o di molti altri parametri come accelerazione laterale e velocità di imbardata. Ovviamente questo era solo un esempio.


Tornando al WRC, l'uso di differenziali attivi (quindi controllati elettronicamente) aveva portato a velocità di percorrenza di curva molto più elevate, ma soparattutto ad una spettacolarità pari a zero, visto che di traversi non si vedeva manco più l'ombra... ovviamente un danno per lo spettacolo, ma dal punto di vista dell'efficacia erano notevolmente superiori ai classici autobloccanti meccanici. Ora che sono stati vietati (finalmente) si torna a vedere qualche numero in più, ma la stessa identica auto tutta "passiva" è logicamente più lenta della gemella con differenziali attivi (lo stesso discorso valeva per le barre antirollio attive, vietate qualche anno fa; le stesse che si trovano sul BMW serie 5, e che effettivamente il loro lavoro lo fanno molto bene).

Tra l'altro la possibilità di cambiare al volo, in pochi secondi, le mappe di gestione dei differenziali, rendeva il lavoro di test e affinamento molto più rapido e semplice (ovviamente però il costo iniziale era più elevato) rispetto alla messa a punto di un sistema totalmente meccanico, che va "tarato" ogni volta "manualmente" e spesso sostituendo vari particolari.


dallas140cv":3r4xnvhu ha detto:
Ma credo che anche il nostro Q2 sia una grande dimostrazione che sulla trazione la meccanica è migliore dell'elettronica... un sistema meccanico che interviene prima dell'ASR e migliora la trazione senza aspettare che questa sia compromessa.
Beh dallas l'ASR fa quel che può... non è un controllo di un differenziale...
Certamente il Torsen è uno degli autobloccanti meccanici migliori, visto che interviene in modo graduale e "continuo"; però come tutti i difefrenziali meccanici, deve "aspettare" che si verifichi una causa per farlo intervenire, ovvero lo slittamento o l'incipiente slittamento di una ruota motrice: se invece avessi un controllo elettronico, potresti addirittra anticipare l'intervento, ad esempio sfruttando un sensore di accelerazione laterale che, nel momento stesso in cui rileva la curva, sposta fin da subito coppia verso la ruota esterna, senza aspettare che quella interna cominci a slittare (comunque qui ho fatto un esempio su una TA, ma i maggiori vantaggi si vedono sul controllo del differenziale centrale ovviamente).
Per questo un sistema elettronico attivo (ovviamente calibrato come si deve) è mediamente più reattivo di uno puramente meccanico passivo.
E inoltre potresti spostare una % di coppia variabile a seconda della velocità del veicolo e di altri parametri che ovviamente un sistema meccanico non può tenere in considerazione; per cui oltre che più reattivo, il sistema elettronico di solito è anche molto più flessibile e adattabile alle diverse condizioni.


PS: ben inteso che la bontà dell'hardware "meccanico" resta altrettanto fondamentale, è ovvio che se monti un sofisticato sistema di gestione elettronica coi cazzi, ma su un differenziale da 2 soldi non otterrai niente di buono.
 
306 Maxi":cr1deu41 ha detto:
...lavora sempre nello stesso modo. Con un controllo elettronico del differenziale invece si può ad esempio variare la ripartizione di coppia...

Eh no, il Torsen C ripartisce la coppia in modo variabile in base alla "direzione" della forza motrice in modo completamente meccanico!

306 Maxi":cr1deu41 ha detto:
...però come tutti i difefrenziali meccanici, deve "aspettare" che si verifichi una causa per farlo intervenire, ovvero lo slittamento o l'incipiente slittamento di una ruota motrice....

Ma è così anche con l'ASR, che ha una soglia di slittamento tra le ruote dello stesso asse prima della quale non interviene, ecco il perchè di una motricità migliore in u-split in presenza del Q2.

Internik":cr1deu41 ha detto:
...Eppoi che significa "sempre in presa", io lo sostituirei con "bloccabili" (i vari differenziali), proprio per evitare il problema della ruota "volante"...

Forse mi sono espresso male... ma ad esempio un mio amico che fa fuoristrada serio ha già avuto 2 Defender (senza ABS anche il secondo) e con questo va ovunque, mentre con un Discovery che ha avuto qualche tempo fa, la cui trazione era in qualche modo assecondata ad un controllo elettronico, già in un prato umido mi diceva che le ruote tendevano a pattinare con difficoltà di mantenimento della direzionalità. Io comunque su non c'ero, ma so che questo tipo fa i raduni della Land Rover in cui i percorsi sono divisi per Defender (più duro), Discovery e Freelander (più leggero).

Credo che anche se con parole diverse stiamo dicendo gli stessi concetti.

Ancora, se pensiamo al WRC o alla F1 si capisce che c'è un certo importo spendibile per il raggiungimento di un risultato. Ma se parliamo di auto per tutti i giorni la trazione integrale deve necessariamente costare non più di una certa cifra, quindi va da sè che se un controllo elettronico di un certo tipo mi permetterebbe certe prestazioni (come giustamente dice 306 Maxi) è altrettanto vero che questo non è utilizzabile su una vettura di serie per gli elevatissimi costi.

Riguardo al giunto viscoso, vorrei precisare che contiene una frizione multidisco in bagno d'olio siliconico che con la temperatura rende solidali i due semialberi. Le applicazioni erano all'avantreno (tipo Lancia Delta Integrale o Fiat Coupé 2.0 T16 e 2.0 T20) oppure come ripartitore di coppia tra i due assi (tipo nuova Panda 4x4).
 
dallas140cv":qj20kfmn ha detto:
306 Maxi":qj20kfmn ha detto:
...lavora sempre nello stesso modo. Con un controllo elettronico del differenziale invece si può ad esempio variare la ripartizione di coppia...

Eh no, il Torsen C ripartisce la coppia in modo variabile in base alla "direzione" della forza motrice in modo completamente meccanico!
E invece sì, il TBR è prefissato (o almeno così mi risulta).

Ma è così anche con l'ASR, che ha una soglia di slittamento tra le ruote dello stesso asse prima della quale non interviene, ecco il perchè di una motricità migliore in u-split in presenza del Q2.
Anche qui non concordo.
Gli ABS "bovini" (quelli che si usano in auto) non adottano strategie "furbe" sulla "storia" della velocità di rotazione.

Strategie che possono essere mooolto sofisticate, fino ad arrivare a reti neurali congelate (quindi in pratica "una mappa") che "prevede" cosa accadrà sulla base di cosa è "accaduto" negli ultimi secondi.

E' un'applicazione informatica abbastanza "standard"

Ancora, se pensiamo al WRC o alla F1 si capisce che c'è un certo importo spendibile per il raggiungimento di un risultato. Ma se parliamo di auto per tutti i giorni la trazione integrale deve necessariamente costare non più di una certa cifra, quindi va da sè che se un controllo elettronico di un certo tipo mi permetterebbe certe prestazioni (come giustamente dice 306 Maxi) è altrettanto vero che questo non è utilizzabile su una vettura di serie per gli elevatissimi costi.
Non è che avrebbero costi elevatissimi, come sempre ciò che produci all'inizio costa tanto (vedi ESP), poi alla fine ti riduci a poche decine di euro.
Principalmente mancano, a mio avviso, le motivazioni per avere supertrazioni su strada.
Riguardo al giunto viscoso, vorrei precisare che contiene una frizione multidisco in bagno d'olio siliconico che con la temperatura rende solidali i due semialberi. Le applicazioni erano all'avantreno (tipo Lancia Delta Integrale o Fiat Coupé 2.0 T16 e 2.0 T20) oppure come ripartitore di coppia tra i due assi (tipo nuova Panda 4x4).
La maggior parte delle jappo stradali, tutt'ora, usano giunti ferguson come centrali: poco costosi, leggeri e -tutto sommato- funzionali :OK)
 
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