Sai esattamente cosa vuoi dalla tua nuova auto. Hai scelto un potente motore V8, un vivace quattro cilindri, un ibrido economico o un'auto elettrica all'avanguardia, ma c'è ancora un'altra domanda importante da considerare: a che tipo di sistema di azionamento dovrebbe essere collegato quel motore? Trazione posteriore? Trazione anteriore? Trazione integrale? 4X4? Sia che la tua auto sia guidata dalle ruote anteriori, dalle ruote posteriori, da tutte e quattro le ruote o da qualcosa nel mezzo, ci sono vantaggi e svantaggi per ciascun sistema.
Innanzitutto, alcune nozioni di base: una “propulsione” è la combinazione del motore o, nel caso di un veicolo elettrico (“EV”), un “motore”, che alimenta l’auto, e un trasmissione, che sfrutta la potenza del motore per far girare le ruote e mettere in moto l'auto. Il motore e la trasmissione sono in realtà due sistemi meccanici separati e molto diversi che sono strettamente accoppiati. Insieme compongono la tua auto trasmissione, indicato da alcuni anche come "propulsore".
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Questo articolo è progettato per darti un'idea generale di cosa aspettarti da ogni possibile configurazione di trasmissione. Tieni presente che le singole auto possono funzionare in modo molto diverso a seconda di come sono equipaggiate e messe a punto. Una Corvette e una Lincoln Town Car sono entrambe a trazione posteriore, ma ovviamente non hanno le stesse prestazioni. Ecco perché.
Potere, definito
Ogni configurazione di trasmissione di cui parleremo qui invia la potenza del motore alle ruote in modo diverso, ma come si misura esattamente la potenza di un'auto? Quando si tratta di automobili, la potenza viene generalmente misurata in due modi: potenza (misurata in unità di potenza) e coppia (misurata in libbre-piedi).
E sì, la potenza ha un'origine equina. In realtà è una cifra arbitraria che l’inventore della macchina a vapore, James Watt, ingegnere scozzese del XVIII secolo, ideato quando voleva confrontare la resa della sua macchina con quella dei cavalli da tiro. È l’equivalente di 746 watt (un’unità di misura che prende il nome dallo stesso personaggio) di energia elettrica.
La potenza è una forma di energia. È ciò che spinge un'auto lungo la strada e ciò che la rende velocità massime eroiche possibili. Tuttavia, non è ciò che fa effettivamente girare le ruote. Per questo, hai bisogno di qualcosa chiamato “coppia”.
La coppia è una forza torcente; è la stessa forza che usi per aprire un barattolo di sottaceti o allentare una vite. È anche ciò che fa muovere un’auto da ferma. Ecco perché sentirai spesso i riduttori vantarsi della "coppia ai bassi regimi" delle loro auto, ed è perché i camioncini ne hanno davvero tanto: per accelerare rapidamente o spostare un carico pesante, la coppia è ciò che ti serve Bisogno.
Quindi la capacità di movimento di un’auto si basa sia sulla potenza che sulla coppia, ma cosa ne fai una volta che ce l’hai? È qui che entra in gioco la trasmissione.
Trazione posteriore: la via da seguire originale
La Ford Modello T aveva il motore nella parte anteriore mentre la trasmissione girava le ruote dietro. All’epoca, la maggior parte delle auto che seguirono fecero lo stesso, e con buone ragioni. La "trazione posteriore" è il modo più semplice per assemblare la trasmissione di un'auto poiché i componenti che la compongono Il sistema che trasferisce la potenza del motore alle ruote può essere distribuito su tutta la lunghezza della vettura parte inferiore. È anche la base migliore per una manovrabilità eccellente. Anche se sembra un buon affare, quelle stesse virtù possono anche essere degli svantaggi.
Cominciamo con gli aspetti positivi: la potenza delle ruote posteriori lascia alle ruote anteriori il compito di gestire lo sterzo e la maggior parte della frenata. Chiedere alle ruote anteriori di spostare anche l’auto – di fare tutte e tre le cose – può essere molto complicato, soprattutto nelle auto potenti. Pertanto, la trazione posteriore tende ad essere il sistema preferito dalle auto sportive e dai loro conducenti.
Questa divisione del lavoro tra ruote anteriori e posteriori rende la guida più divertente. Nelle auto molto potenti con trazione posteriore, un pilota professionista può effettivamente utilizzare il pedale dell'acceleratore per aiutare a sterzare in curva facendo girare un po' le ruote posteriori! Questo è noto come "sterzare con la parte posteriore" dell'auto. La modulazione attenta della potenza tramite il pedale dell'acceleratore influisce sulla trazione delle ruote posteriori, consentendo all'auto di ruotare leggermente in curva. Si chiama "sovrasterzo" ed è la magia dietro il "drift" e tutto lo scivolamento fumoso negli inseguimenti automobilistici di Hollywood. Ma non provarlo a casa.
La capacità di diminuire l’aderenza delle ruote può essere un po’ un problema se non sei uno stuntman in un film di Hollywood. Poiché in genere c'è meno peso sull'asse posteriore dell'auto, le auto a trazione posteriore hanno intrinsecamente meno trazione rispetto ad altre (da qui la capacità di far girare le ruote). Ciò significa che quando le strade diventano scivolose, le ruote di un sistema a trazione posteriore possono girare più facilmente e l’auto può scivolare fuori controllo. I moderni sistemi di sicurezza come il controllo della trazione aiutano a evitare questo problema, ma se vuoi imparare questa tecnica di guida avanzata, frequenta un corso di guida professionale. Farlo in modo sbagliato può causare un incidente, una collisione o peggio.
Naturalmente, potrebbe sembrare che mettere il motore indietro, sopra l’asse posteriore, possa risolvere il problema di trazione. Porsche lo ha fatto fin dall’inizio e la 911 è ampiamente considerata la migliore auto sportiva a tutto tondo del mondo. È anche l’unica vettura tradizionale con motore posteriore attualmente in produzione, perché questo layout crea i suoi problemi di manovrabilità. Ricordi la Chevrolet Corvair degli anni '60? L'insolita dinamica di manovrabilità creata dal motore montato posteriormente, tra le altre cose, ha ispirato l'ira di Ralph Nader, che ha scritto il libro Pericoloso a qualsiasi velocità e condannò il Corvair. Ma molte persone, compresi molti piloti esperti, pensavano che Nadar avesse sbagliato e oggi la Corvair è un’auto d’epoca ambita. Chi aveva ragione? Lo erano entrambi, in una certa misura. Fatta male, un'auto con motore posteriore può essere difficile da guidare. Se fatto bene, come hanno dimostrato Porsche e Volkswagen, si può ottenere un’auto divertente e sicura da guidare.
La trazione posteriore presenta anche alcuni problemi di imballaggio. Per dare abbastanza all'albero di trasmissione e al differenziale posteriore (un meccanismo di ingranaggi che trasferisce la potenza dall'albero di trasmissione alle ruote). È necessario un alto tunnel di trasmissione che corre al centro dell'auto e divora parte dell'interno e del bagagliaio spazio. Ecco da dove viene quella gobba al centro dell’interno di un’auto a trazione posteriore.
In sostanza, la trazione posteriore è il modo più divertente ma meno pratico di viaggiare. La mancanza di trazione può rendere difficile la guida se vivi in una zona molto piovosa, nevosa o ghiacciata, ma la maggior parte delle auto migliori sono a trazione posteriore. È difficile discutere con demoni della velocità come la Ferrari 458 Italia e la BMW M5, entrambe a trazione posteriore.
Trazione anteriore: la scelta tradizionale
I limiti della trazione posteriore hanno portato le case automobilistiche a cercare un’alternativa e hanno ideato la configurazione più popolare oggi sul mercato: la trazione anteriore. La configurazione preferita dalla Honda Civic e dalla Toyota Camry è l'opposto della trazione posteriore, e non solo in modo ovvio. Mentre la trazione posteriore offre piacere di guida per molte auto ad alte prestazioni a scapito della praticità, la trazione anteriore mette la praticità al primo posto e il divertimento al secondo posto.
Un evidente vantaggio della trazione anteriore è una migliore trazione: poiché il motore si trova sopra le ruote motrici, c’è più peso che le spinge sulla strada. Ciò rende le auto a trazione anteriore più facili da guidare in inverno o in condizioni scivolose.
Anche la trazione anteriore è più tollerante. La sua caratteristica di manovrabilità è il sottosterzo, la sensazione che le ruote anteriori non girano mentre l’auto gira una curva. Quando la maggior parte delle persone sente che sta perdendo il controllo della propria auto, istintivamente lascia andare il gas e sterza. Questa reazione istintiva funziona meglio con la trazione anteriore, ma potrebbe causare un testacoda in un'auto a trazione posteriore sovrasterzante.
Alimentare le ruote anteriori può essere più sicuro, ma è anche meno divertente. Chiedere alle ruote anteriori di guidare, frenare e sterzare è un compito arduo; le persone non sono molto brave nel multitasking, e nemmeno le macchine. Le potenti auto a trazione anteriore sono dotate di “torque steer”, in cui le ruote vengono effettivamente trascinate in direzioni diverse dalla potenza del motore mentre l’auto accelera. Questo non è sicuramente divertente, ed è per questo che la maggior parte delle auto sportive a trazione anteriore sono berline piccole e moderatamente potenti come la Ford Focus ST, la Mazdaspeed3 e la Volkswagen GTI.
Dopotutto, la trazione anteriore è più una questione di packaging che di prestazioni. La maggior parte delle auto a trazione anteriore hanno un “transaxle”, che combina la trasmissione e l’asse anteriore in un unico pezzo (da cui il nome), ma funziona come un normale sistema di trazione posteriore. Oltre ad essere più compatto di una trasmissione e di un asse separati, un cambio consente anche alle auto a trazione anteriore di avere i motori montati lateralmente. Ciò consente un vano motore più piccolo, lasciando più spazio per la cabina passeggeri. La mancanza di un tunnel di trasmissione e di un differenziale posteriore aumenta anche lo spazio interno e del bagagliaio: non c’è alcuna gobba al centro dell’interno dell’auto.
Trazione integrale: il meglio dei due mondi?
Alimentare solo due ruote, sia anteriori che posteriori, presenta chiaramente dei limiti oltre ai vantaggi. E allora, che ne dici di alimentarli tutti e quattro?
Esiste più di un modo per farlo. Le case automobilistiche generalmente si riferiscono alla “trazione integrale” e alla “trazione integrale” come cose diverse, e in effetti esistono due sistemi diversi. Il primo e originale sistema, la trazione integrale, ampiamente noto come “4X4”, prevede il reindirizzamento della potenza dalla trasmissione sia alle ruote posteriori che a quelle anteriori tramite un dispositivo meccanico chiamato “caso di trasferimento”. Questo è il sistema preferito per i veicoli fuoristrada, come le Jeep, del tipo che solitamente viene fornito con il “4×4” decalcomanie. Questo è ciò di cui di solito si parla quando si usa la frase “quattro ruote motrici”.
Dal posto di guida, i veicoli a quattro ruote motrici sembrano decisamente vecchia scuola. La maggior parte dei veicoli abilitati al 4X4 richiede ai conducenti di passare manualmente alla trazione integrale con una leva montata accanto al cambio, oppure sui veicoli fuoristrada di lusso, c'è un pulsante speciale da premere. Nella maggior parte dei casi, i veicoli con sistema 4X4 utilizzano solo le due ruote motrici per spostarsi, finché il gioco non si fa duro. Poiché sono progettati principalmente per la guida fuoristrada, i veicoli 4×4 fanno affidamento anche su marce basse per migliorare e gestire la trazione. Se hai mai guidato una mountain bike su terreni diversi, sai che poter cambiare marcia può davvero rendere le cose più facili. Lo stesso discorso vale per i 4×4: le loro marce basse possono limitare l’accelerazione e la manovrabilità, ma sono anche in grado di superare ostacoli che incaglierebbero i veicoli senza un sistema 4×4.
Una volta fuori dal terreno accidentato, la maggior parte dei veicoli con capacità 4X4 possono tornare alla trazione a due ruote ed essere guidati normalmente. Ecco alcune azioni 4X4 a bordo di una Jeep e di una Range Rover:
La seconda e più apprezzata opzione è una variante della trazione integrale gestita da un sistema elettronico comunemente denominato “trazione integrale” o AWD. Ancora una volta, un cambio alimenta le ruote anteriori con un secondo albero di uscita che invia potenza alle ruote posteriori. Poiché non richiede un differenziale anteriore ribassato, questa è la configurazione preferita per le auto stradali e i crossover come una Subaru Forester.
I sistemi di trazione integrale computerizzati delle nuove auto e dei SUV consentono di guidarli come qualsiasi altra vettura: basta salire e partire. Di solito non ci sono pulsanti da premere o leve da tirare, il sistema AWD è sempre “attivo”. I computer monitorano la velocità delle ruote e possono inviare potenza alle ruote che hanno la maggiore aderenza al volo. Di conseguenza, le auto e i SUV a trazione integrale tendono a comportarsi su strada in modo più simile alle loro controparti a due ruote motrici. Gli ingegneri possono variare la ripartizione della potenza tra la parte anteriore e quella posteriore, fornendo caratteristiche diverse per le diverse situazioni di guida. La guida su strada aperta potrebbe favorire una maggiore potenza alle ruote anteriori per una facile navigazione e un migliore consumo di carburante guidando sulla neve tutte le ruote funzioneranno per mantenere la trazione, il tutto senza alcuna modifica da parte del autista. Auto diverse utilizzano i sistemi AWD in modi diversi. Il SUV crossover per famiglie potrebbe andare bene inviando la maggior parte della sua potenza alle ruote anteriori, ma per supercar come l'Audi R8 o la Lamborghini Gallardo, più potenza alle ruote posteriori si traduce in risultati migliori accelerazione. È un tipo di sistema flessibile.
Ci sono degli svantaggi della trazione integrale? I sistemi di trazione integrale aggiungono peso e complessità a un’auto e il motore deve lavorare di più per girare tutte e quattro le ruote secondo necessità. Ciò significa che il risparmio di carburante subisce un duro colpo e i prezzi base per le versioni AWD delle auto che lo hanno come opzione sono più alti rispetto alle versioni a due ruote motrici. Gli acquirenti devono anche essere sul mercato per il giusto tipo di auto: oltre ai SUV, ad alcune berline di lusso e alla maggior parte delle Subaru, anche le scelte sono limitate ma potresti essere sorpreso di vedere che tipo di auto puoi ora prendi con AWD.
Ma aspetta, c'è di più.
Motori elettrici e un approccio più semplificato
I veicoli ibridi e elettrici (EV) stanno introducendo sul mercato un nuovo tipo di trazione integrale: possono utilizzare motori elettrici per azionare direttamente le singole ruote all'interno della ruota stessa, non sono necessari alberi di trasmissione, scatole di trasferimento o trasmissioni complicate.
IL Mercedes-Benz SLS AMG trazione elettrica è una versione alimentata a batteria della migliore auto sportiva Mercedes. Sostituisce il singolo motore V8 della versione a benzina e la trasmissione convenzionale con quattro motori elettrici. Non solo conferiscono a questa vettura sportiva elettrificata l’equilibrio e l’aderenza della trazione integrale, la quattro ruote motrici i motori possono anche essere utilizzati per frenare le singole ruote in curva, trascinando l'auto nella curva corretta linea. Ecco un video della SLS AMG EV in azione mostrando cosa è possibile fare con i motori elettrici su ciascuna ruota.
L’approccio multimotore può funzionare bene anche con un’auto ibrida. IL Porsche 918 Spyder è sicuramente l'ibrido plug-in più straordinario mai realizzato e utilizza due motori elettrici; uno per azionare le ruote anteriori e un altro collegato al motore V8 da 4,6 litri nella parte posteriore dell'auto. I motori elettrici sono controllati da computer e consentono anche di guidare l'auto esclusivamente con l'elettricità, garantendo alla 918 un sorprendente chilometraggio del gas per un'auto ad alte prestazioni. L'imminente Acura NSX (sotto) utilizza tre motori: uno per ciascuna ruota anteriore e uno che accoppia le ruote posteriori con un motore a gas V6 da 3,5 litri. Il futuro è molto aperto per quanto riguarda i modi in cui i motori elettrici possono essere utilizzati nelle automobili.
Nel popolare Auto elettrica Tesla Model S, tra le ruote posteriori è posizionato un unico motore elettrico grande quanto un'anguria. Poiché i motori elettrici producono energia su un raggio molto più ampio rispetto ai motori a gas, la maggior parte delle auto elettriche non dispone di una trasmissione nel senso comune. Cioè non ci sono marce da cambiare perché il motore elettrico è collegato quasi direttamente alle ruote motrici, magari con un semplice riduttore tra motore e ruota. Per andare veloce, il motore elettrico gira semplicemente più velocemente, senza bisogno di ingranaggi aggiuntivi. La capacità di produrre automobili senza trasmissioni complicate riduce il peso, i costi e la complessità automobilistiche e si traduce anche in una guida molto silenziosa e fluida, caratteristica nota alla maggior parte delle auto elettriche per. La trasmissione nella maggior parte delle auto elettriche è davvero molto semplice rispetto alle auto alimentate a gas e potrebbe portare a una maggiore affidabilità e a costi di riparazione ridotti per i proprietari.
Ciò fa sorgere la domanda: con così tanti motori e motori stipati in un solo veicolo, come si calcola la potenza di un'auto ibrida o elettrica? Il modo più semplice è sommare la potenza del motore e di ciascuno dei motori elettrici; le case automobilistiche chiamano questo “output totale del sistema”. Prendi la Porsche 918 Spyder menzionata sopra: è a benzina il motore produce 608 CV, il motore elettrico anteriore produce 127 CV e il motore posteriore produce 154 CV. Ciò porta il totale complessivo a ben 887 CV!
Naturalmente, la potenza erogata dai motori elettrici viene solitamente misurata in kilowatt (kW), non in cavalli. Come si convertono i kilowatt in cavalli vapore? Basta moltiplicare il numero di kilowatt per 1.341 (ovvero: 100kw x 1.341 = 134 cavalli).
Va anche notato che, negli ibridi, i motori elettrici possono fornire energia solo quando le batterie sono cariche, quindi tutta quella potenza potrebbe non essere sempre disponibile. Gli ibridi hanno spesso diverse modalità di guida che danno priorità alla guida completamente elettrica, al risparmio di carburante o alle prestazioni variando la combinazione di benzina ed energia elettrica alimentata alle ruote. Questi sistemi variano da modello a modello.
Se hai una domanda sulle trasmissioni, faccelo sapere nei commenti.
