Storicamente, l’industria automobilistica ha risposto alla necessità di sviluppare veicoli “all-terrain” capaci di operare su ogni superficie. L’obiettivo non è solo l’accesso a percorsi impervi, ma anche l’incremento della sicurezza attiva in condizioni critiche come pioggia, ghiaccio e neve. I sistemi a quattro ruote motrici (identificati dalle sigle 4×4, 4WD o AWD) garantiscono la motricità necessaria, sebbene utilizzino architetture tecniche profondamente diverse tra loro.
Il Ruolo Centrale del Differenziale
In un sistema di trazione integrale, l’elemento cardine è il differenziale centrale. Mentre ogni assale possiede un proprio differenziale dedicato per ripartire la coppia tra le ruote dello stesso asse, il differenziale centrale assolve il compito di distribuire la forza motrice tra l’asse anteriore e quello posteriore. Questo componente permette ai due assi di ruotare a velocità differenti, una condizione indispensabile per evitare tensioni meccaniche durante la percorrenza di una curva su fondi ad alta aderenza.
Sistemi a Inserimento Meccanico e Collegamento Rigido
Le soluzioni primordiali prevedevano un collegamento meccanico diretto tramite lo scorrimento di un manicotto. Questa configurazione è tipica delle vetture con motore anteriore longitudinale e trazione posteriore prevalente. In questo schema, a valle del cambio, viene installato un ripartitore che rinvia il moto all’assale anteriore. Attraverso una leva manuale o un attuatore elettroidraulico, il manicotto vincola rigidamente i due assali. Sebbene garantisca la massima trazione su fondi non asfaltati, questo sistema non permette una differenziazione di velocità tra gli assi, rendendolo inadatto all’uso su asfalto asciutto. È la tecnologia robusta che ha reso celebri le Jeep nate per scopi militari e i fuoristrada “puri”.
Il Cuore dell’Ingegneria Meccanica: Il Differenziale Torsen
Tra i sistemi di gestione della coppia più raffinati spicca il Torsen (termine derivato da Torque Sensing, ovvero sensibile alla coppia). A differenza dei differenziali tradizionali, il Torsen sfrutta il principio della vite senza fine per distribuire la potenza.
Quando una ruota o un asse perde aderenza, l’attrito interno tra gli ingranaggi elicoidali impedisce alla coppia di incrementare verso la ruota che slitta. Il sistema così concepito è intrinsecamente autobloccante. Il Torsen, quindi nasce come elemento totalmente meccanico e istantaneo; non attende lo slittamento per intervenire, ma ripartisce la coppia continuamente in base alla resistenza offerta dal terreno.
Questo sistema garantisce una fluidità di marcia migliore e una sensazione di maggiore connessione con la strada. Questo sistema nacque per necessità di essere competitivi nel mondo dei rally debuttando sulle Audi “Quattro” a motore longitudinale, poi diventato un vero marchio di fabbrica della casa degli anelli fino al giorno d’oggi
L’Innovazione Subaru: Symmetrical AWD
La spinta definitiva all’evoluzione della trazione integrale è arrivata dalle competizioni nei primi anni ’80, ma è Subaru ad aver definito una filosofia costruttiva unica: la Symmetrical AWD. L’obiettivo dei tecnici giapponesi era ottenere una distribuzione della coppia perfettamente simmetrica e un bilanciamento dei pesi ottimale. Attraverso complessi schemi di ingranaggi planetari e satellitari disposti longitudinalmente, Subaru ha reso i due assali interdipendenti in modo costante. Evoluzioni successive, come sulla Subaru SVX del 1991, hanno introdotto leggere asimmetrie nel numero di denti degli ingranaggi per privilegiare la trazione sull’asse posteriore, mantenendo però la proverbiale stabilità del sistema.
Sistemi a Gestione Viscosa e Controllo Attivo
Per variare la ripartizione della coppia tra i due assi in modo continuo e più dolce, vengono utilizzati elementi viscosi che attraverso la presenza di pacchi frizione lamellari immersi in un fluido siliconico traferiscono la coppia. Il sistema Ferguson o in genere chiamato giunto viscoso sfrutta la resistenza del fluido per trasmettere il moto. In varianti più evolute, come il sistema ATTESA di Nissan o il DCCD di Subaru, l’elettronica interviene che un comando elettro meccanico interviene su questi pacchi frizione tramite attuatori variandone la capacità di trasmettere coppia. Nel caso di Subaru, permette al conducente di variare manualmente o la percentuale di coppia tra gli assi, passando da una guida votata al comfort a una configurazione prettamente sportiva con prevalenza posteriore.
La Nuova Frontiera: Trazione Elettrica e Torque Vectoring
L’ultima frontiera è l’eliminazione del collegamento meccanico (albero di trasmissione) tra i due assi, sostituito da unità elettriche indipendenti. Questa tecnologia introduce il concetto avanzato di Torque Vectoring (vettorizzazione della coppia). Costruttori come Toyota e Lexus utilizzano questa soluzione per attivare la trazione integrale solo quando necessario (ad esempio in partenza o su fondi scivolosi), riducendo drasticamente i consumi rispetto ai sistemi AWD permanenti.
Un esempio di come questa soluzioni si adatti anche alle alte prestazioni è la soluzione usata da Honda per la NSX o in modo più semplice dalla Ferrari con la 296 GTB. Nel primo coso vengono utilizzati due motori elettrici posti sull’asse anteriore erogando livelli di coppia differenti tra la ruota destra e quella sinistra in tempo reale. Mentre nel caso di Ferrari il motore elettrico agisce su un differenziale tradizionale per gestire la differenza di coppia.
Nel caso della NS-X durante una svolta, il sistema invia più coppia alla ruota esterna e può applicare una coppia frenante (recupero energetico) a quella interna. Questo crea un “momento di imbardata” che aiuta l’auto a curvare con una rapidità e una precisione impossibili per un sistema meccanico tradizionale.
Confronto Tecnico: Torsen vs. Torque Vectoring Elettrico
| Caratteristica | Differenziale Torsen | Torque Vectoring Elettrico (es. su un assale) |
| Principio di Funz. | Meccanico, attrito tra ingranaggi elicoidali | Elettrico, motori indipendenti per ogni ruota |
| Velocità di Risposta | Istantanea, passiva (reagisce alla coppia) | Rapidissima, attiva (prevede e agisce) |
| Controllo Coppia | Ripartizione fissa basata sul Torque Bias Ratio | Completamente variabile e indipendente per ogni ruota |
| Peso e Ingombro | Moderato, componente robusto nell’architettura | Potenzialmente inferiore (meno componenti meccanici) |
| Flessibilità Dinamica | Aumenta la trazione, migliora la stabilità | Estremamente elevata, modifica attivamente la traiettoria |
| Efficienza Energetica | Discreto (perdite per attrito interno) | Eccellente (gestione on-demand, recupero energetico) |
| Complessità | Alta precisione meccanica, no elettronica di controllo | Motori elettrici, elettronica di potenza, software avanzato |
Il Torsen, in sostanza, Eccelle nella robustezza e nell’affidabilità. Offre un feeling di guida molto diretto e prevedibile, essendo sempre “attivo” nella sua ripartizione. Il suo limite è l’incapacità di generare attivamente un momento di imbardata, potendo solo ridistribuire la coppia già presente. Alcuni costruttori, come Europei, Audi con la trazione Quattro, oppure Mercedes con la trasmissione 4Matic attraverso una frizione Haldex più semplice nel suo funzionamento adottano ancora sistemi di trasmissione meccanici. Anche i Giapponesi come Honda, Mazda, Subaru con AWD e Suzuki 4wd con PTU di controllo usano la trazione meccanica per la gestione della trazione sulle ruote, imitati anche dalla coppia coreana di Kia/Hyundai.
Il Torque Vectoring Elettrico, di contro, rappresenta la massima evoluzione in termini di dinamica veicolo. Consente un controllo chirurgico della trazione, migliorando non solo l’aderenza ma anche la manovrabilità e l’agilità, soprattutto in curva. Il suo vantaggio è la capacità di generare coppia o applicare frenata su singole ruote, manipolando attivamente il comportamento del veicolo. Le case automobilistiche, come Toyota, Nissan, Mitsubishi usano ormai un motore elettrico posto sull’asse posteriore per la gestione della trazione. Anche costruttori europei come Volvo e americani come Jeep usano per la trazione integrale interi sistemi di trazione elettrica per l’assale posteriore.
Il futuro è sempre più elettrificato, quindi il futuro della trazione integrale passa per la gestione della potenza derivante dai motori elettrici sui due assali in modo varabile e gestita elettronicamente. Ad aggi anche un costruttore estremamente conservatore come Subaru adottando due motori elettrici di uguale potenza per i due assali riesce a garantire la perfetta trazione simmetrica per ogni ruota anche abbracciando la mobilità elettrica.