Una vettura dotata di trazione integrale permanente sulle quattro ruote offre una migliore e più uniforme distribuzione della potenza e della coppia rispetto a una vettura con due ruote motrici. Questo articolo esplora il funzionamento del differenziale autobloccante Subaru, un componente chiave nel sistema di trazione integrale simmetrica (Symmetrical AWD) che contraddistingue le vetture di questo marchio.
Trazione Integrale e Aderenza
La quantità di coppia che un pneumatico può trasferire a terra è direttamente influenzata dal coefficiente di aderenza tra ruota e terreno. Grazie alle quattro ruote motrici, ogni singolo pneumatico deve trasmettere una percentuale inferiore della potenza del motore rispetto a una vettura con due sole ruote motrici, aumentando la percentuale di aderenza a disposizione della direzione di marcia. Un'auto a trazione integrale permanente ha un comportamento in curva sostanzialmente neutro, poiché la reazione alla forza centrifuga è distribuita uniformemente su tutti e quattro gli pneumatici.
Il Differenziale Centrale Autobloccante LSD
Per realizzare un sistema di trazione integrale permanente efficace, i tecnici Subaru hanno sviluppato un sistema in grado di compensare automaticamente la differenza di velocità di rotazione tra l'asse anteriore e quello posteriore durante la marcia. Il componente utilizzato per compensare questa differenza è il differenziale centrale autobloccante LSD (Limited Slip Differential), bloccabile con frizione idraulica multi-disco o con giunto viscoso. Questo differenziale centrale, gestito dall'elettronica, interviene valutando istante per istante le condizioni di marcia della vettura e modificando di conseguenza la quantità di coppia trasmessa all'asse anteriore e a quello posteriore.
Trazione Integrale Subaru Symmetrical AWD: Variazioni
La trazione integrale permanente Subaru Symmetrical AWD varia leggermente in base alla vettura e al tipo di cambio utilizzato. Esistono diverse configurazioni principali:
Vettura con Cambio Manuale e Giunto Viscoso LSD
Questo sistema AWD per i cambi manuali comprende un differenziale centrale (ad ingranaggi conici) e un giunto viscoso a slittamento limitato. In condizioni normali, la coppia viene distribuita al 50:50 tra anteriore e posteriore, massimizzando la trazione e assicurando una grande stabilità. Quando le ruote anteriori o posteriori slittano, il giunto viscoso mantiene l'ottimale ripartizione della coppia tra avantreno e retrotreno.
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Vettura con Cambio Automatico Lineartronic e Frizione Idraulica Multi-Disco
In abbinamento al cambio automatico CVT Lineartronic, viene proposta la trazione integrale permanente Active Torque Split, nella versione a ripartizione attiva della coppia, partendo da una regolazione di base del 60% all'avantreno e del 40% al retrotreno. In condizioni critiche di aderenza, il sistema elettro-idraulico varia la distribuzione della coppia motrice tra i due assi modificando la pressione esercitata su un piatto di frizioni in bagno d'olio. Contemporaneamente, anche il cambio Lineartronic varia il rapporto di trasmissione, se necessario. Il sistema AWD distribuisce attivamente la coppia grazie al controllo elettronico MPT (Multi Transfer Plate) e regola la distribuzione della coppia alle ruote anteriori e posteriori, di base 60:40, in tempo reale in base alle condizioni di guida.
Vettura con Cambio Manuale e DCCD (Driver's Control Center Differential)
Questo sistema, abbinato al cambio meccanico a 6 marce in configurazione sportiva, trasmette la potenza al terreno attraverso tre differenziali autobloccanti: anteriore di tipo elicoidale, posteriore di tipo Torsen e centrale regolabile tramite il sistema DCCD. Il sistema DCCD permette al guidatore di modificare il comportamento della vettura in funzione del tipo di terreno e delle caratteristiche di guida, intervenendo sia su una frizione elettromagnetica multidisco di ripartizione che sul bloccaggio meccanico del differenziale a slittamento limitato (LSD). La distribuzione della coppia motrice parte, di default, dal 41% all'avantreno e del 59% al retrotreno, con la possibilità di arrivare al blocco totale definibile come 50:50%. Con Auto [+] viene aumentata la potenza alla coppia anteriore per aumentare la trazione, con Auto [-] è maggiore la spinta sulla coppia posteriore come suggerito per le curve più strette. In alternativa, utilizzando i sei livelli della modalità Manual, si può selezionare le caratteristiche di guida che uno preferisce.
Motore Boxer e Bilanciamento
A corredo di una trazione integrale permanente così sofisticata, Subaru ha optato per un propulsore di tipo boxer. Per la sua architettura a cilindri orizzontali contrapposti, il motore boxer ha un baricentro più basso rispetto ad un analogo motore con i cilindri in linea o a V, contribuendo a tenere basso il centro di gravità complessivo della vettura. Inoltre, l'intero sistema, dal motore longitudinale a cilindri orizzontali contrapposti sino al differenziale posteriore, è sistemato in modo simmetrico intorno all'asse centrale della vettura, con il peso equamente ripartito al 50% sul lato destro e 50% sul lato sinistro. Ciò significa un miglior bilanciamento della vettura a beneficio della sua stabilità e della sua agilità.
Il Differenziale: Funzionamento e Necessità
Il differenziale è un dispositivo che permette alle ruote motrici di girare a velocità diversa. La sua presenza è necessaria perché in curva la ruota interna percorre una traiettoria più breve di quella esterna. Il sistema funziona perfettamente quando entrambe le ruote hanno buona aderenza; tuttavia, se una la perde, la sua velocità di rotazione aumenta, mentre quella opposta rallenta. Per risolvere questo problema sono stati sviluppati i differenziali bloccabili manualmente delle fuoristrada, che rendono solidali le ruote di uno stesso asse, o quelli autobloccanti, impiegati di solito sulle auto sportive, in cui con vari sistemi si impedisce l'adattamento della rotazione delle ruote se i pneumatici non hanno pari aderenza.
Tipologie di Differenziale Autobloccante
Esistono diverse tipologie di differenziale autobloccante, scelte dai costruttori in base alle specifiche esigenze del modello: si va da sistemi totalmente meccanici ad altri con frizione a lamelle a controllo elettronico. Questi sistemi non vanno confusi con quelli talvolta definiti differenziali autobloccanti elettronici, che si limitano a una specifica gestione dell'ABS/ESP volta a migliorare la motricità sui fondi a bassa aderenza.
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Applicazioni del Differenziale Autobloccante
Il differenziale autobloccante può trovare applicazione sia sulle auto da fuoristrada sia su quelle con un’indole sportiva. Nel primo caso, ha il compito di garantire che l’eventuale rotazione a vuoto di una ruota non comprometta la motricità del veicolo sui fondi accidentati o a bassa aderenza. La sua presenza permette all’auto di avanzare anche quando una delle ruote motrici è sollevata da terra o slitta su un terreno scivoloso, dando forza a quella che ha più presa sul terreno.
Differenziale Trasversale e Ripartitore Centrale
La trasmissione della coppia a tutte le ruote deve prevedere un’architettura ad hoc. Il differenziale trasversale si occupa di trasferire il moto alle due ruote di un asse, ma occorre un sistema che consenta di ripartire la coppia motrice tra i vari assali del veicolo. Per ottenere la trasmissione continua della coppia motrice tra avantreno e retrotreno e, al contempo, lasciare gli pneumatici liberi di ruotare a velocità angolari differenti, è necessario disporre di tre differenziali: uno trasversale anteriore, uno trasversale posteriore ed un ripartitore centrale.
Limiti del Differenziale Standard e Soluzioni
Per costruzione, il rapporto tra le coppie trasmesse alle ruote è sempre lo stesso. Essendo su bassa aderenza, una ruota riceve più coppia di quella che riesce a scaricare a terra ed impiega il surplus per aumentare la sua velocità di rotazione fino al punto in cui essa assume una velocità angolare doppia rispetto a quella del portasatelliti, mentre la ruota che si trova su alta aderenza è ferma. Per fermare un veicolo a trazione integrale dotato di tre differenziali ordinari, basta privare dell’aderenza una sola ruota.
Bloccaggio del Ripartitore Centrale
Bloccare totalmente il ripartitore centrale (ad esempio, con un pacco frizioni) consente di trasferire più coppia all'asse con maggiore aderenza. Nel 2005, la Subaru ha fornito di serie, sull’Impreza WRX STI, il DCCD (Driver’s Control Centre Differential), un sistema che consente al guidatore di regolare il bloccaggio del ripartitore centrale.
Regolazione del Bloccaggio e Ripartizione della Coppia
Aumentare la percentuale di bloccaggio del ripartitore centrale consente, in condizioni di scarsa aderenza su un asse, di disporre di maggiore coppia motrice sull’altro asse. Agendo sulla rotella di regolazione, si può variare la ripartizione della coppia tra asse anteriore e posteriore in base alle condizioni di aderenza.
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Differenziali Autobloccanti: Pro e Contro
I differenziali autobloccanti consentono di trasmettere a terra la massima potenza possibile, facendo girare la ruota con meno grip alla stessa velocità dell’altra (o quasi). Si attivano manualmente o in automatico. Nell’auto bloccante a lamelle, è la differenza nella velocità di rotazione delle ruote a causare la progressiva chiusura di frizioni poste lungo l’asse del differenziale. L’autobloccante elicoidale sfrutta degli ingranaggi. Tutti funzionano anche in rilascio: frenando la ruota motrice esterna, aiutando a evitare sbandate all’ingresso delle curve. Un autobloccante non costa poco: ecco perché si trova solo in auto sportive o care. C’è anche una versione “economica”, basata sull’elettronica: tramite il circuito dell’ABS, frena la ruota con meno trazione trasferendo il moto all’altra. I limiti? Sollecita molto dischi e pastiglie e la potenza trasferita è limitata. I “veri” autobloccanti, comunque, hanno altri svantaggi: in quelli a lamelle le frizioni alla lunga si consumano.
Subaru Symmetrical AWD: Un Marchio di Fabbrica
Subaru Symmetrical AWD identifica da sempre l’esclusiva trasmissione simmetrica a 4 ruote motrici permanente di Subaru. Nel 1972 Subaru decise di progettare e mettere in commercio auto capaci di muoversi agilmente in città, in autostrada a pieno carico e nel fuori strada, utilizzando la trazione integrale Subaru, che oggi è diventata un vero e proprio marchio di fabbrica. Il nome “Symmetrical All Wheel Drive” viene dato dall’ordinamento simmetrico dell’impianto e di tutti i suoi componenti, lungo l’asse longitudinale della vettura. Solitamente, il sistema viene combinato con un motore boxer.
Vantaggi della Trazione Integrale Subaru
Rispetto ai sistemi di trazione integrale a esso paragonabili, il sistema Subaru Symmetrical AWD mostra un comportamento agile in curva, una più semplice manovrabilità e un’alta stabilità grazie a una distribuzione dei pesi sui due assi equa.
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