Storia, segreti e tecnica della trazione integrale Alfa Romeo

All’inizio degli anni 80 Alfa Romeo decise di intraprendere lo sviluppo del primo sistema di trazione sulle quattro ruote per vetture stradali. Un sistema che nel tempo si è evoluto per giungere a quello che oggi è il cuore motrice di Giulia Veloce e Stelvio. Anche se le radici sono ben più lontane...

21 marzo 2018 - 17:03

LE ORIGINI


La storia che cambia
Nel lontano 1910 a Milano cominciò a battere il cuoricino di quella che oggi conosciamo come l’Alfa Romeo. Per la verità a quel tempo si chiamava solo A.L.F.A (Anonima Lombarda Fabbrica Automobili) e produceva solo 200 auto all’anno. Passò circa un decennio perché questo acronimo indossasse la veste ufficiale del nome con cui la casa ha scritto sul libro della leggenda. Da allora furono prodotte vetture che non verranno mai dimenticate e che hanno marchiato in modo indelebile il mondo delle competizioni. Ma ora facciamo un balzo in avanti nel tempo perché non è questa l’occasione in cui approfondiremo la storia del marchio. La nostra storia, piuttosto, parte dagli anni 80, gli stessi in cui il mondo assiste al lancio dell’Audi Quattro, una vettura alquanto innovativa. La novità più importante introdotta dal marchio dei quattro anelli, è che tutte e quattro le ruote sono spinte dall’unità propulsiva a 5 cilindri. Quel giorno Audi aveva segnato una svolta che avrebbe cambiato la storia.

Dalle competizioni al quotidiano
Quella tremendamente efficace trazione integrale fu infatti un polo magnetico di attrazione e le case automobilistiche che competevano nel campionato Rally non poterono stare a guardare. Negli anni successivi anche Peugeot, Lancia e Ford adottarono la trazione su tutte e quattro le ruote che si trasformò presto in un must have dei fondi sdrucciolevoli. Questa rivoluzione nel mondo delle competizioni spinse diversi costruttori del settore automotive a portare le quattro ruote motrici anche sui veicoli stradali. Seppur non fra i primi, l’Alfa Romeo fu tra questi. Siamo negli anni 80 e in Alfa la storica trazione posteriore è affiancata dalla sempre più commerciale tutta avanti. Ed è sulla piattaforma a trazione anteriore della 33 che il sistema Q4 getta le sue prime fondamenta.
Ora che abbiamo ripercorso assieme gli eventi che hanno portato alla nascita di questa innovazione possiamo approfondire cronologicamente l’evoluzione del sistema.

MATTA – AR51 / AR52

Antico precursore
Cominciamo col precisare per i più appassionati che la prima trazione integrale Alfa Romeo risale in realtà a molti anni prima del fenomeno Audi Quattro. Torniamo al bianco e nero, corre l’anno 1951 e l’Alfa sforna per la prima volta un prodotto che di stradale non ha molto. È la A.R. 51 – 1900 M (Militare), più comunemente identificata come Matta, un fuoristrada specialistico che nasce come “veicolo da ricognizione per strade normali e per strade campestri e montane”. Spinta dal leggendario bialbero derivato da quello che muove la berlina 1900, è mossa in condizioni normali dalla sola trazione posteriore. Quando il percorso si fa ostile, si ha la possibilità di inviare il moto anche alle ruote anteriori tramite un comando meccanico. In questa configurazione fuoristradista la piccola peste sale impazzita le scale della Basilica di Assisi per dimostrare che la pendenza massima dichiarata di 120% non è un’invenzione.

33 4X4, 33 PERMANENT 4 E 33 Q4

Prima generazione di 4×4 stradale
Dopo questa digressione, torniamo agli anni 80 e alle automobili per impiego prevalentemente stradale. Nel 1982 Pininfarina presenta uno schema di trazione integrale alloggiato nello scheletro Alfasud fornendo una base di partenza per lo sviluppo del sistema definitivo. Prende così vita il primo sistema ufficiale Alfa Romeo 4X4 per vetture di serie lanciato nel 1983 al Salone di Francoforte. Equipaggia la 33 1.5 4X4 che è fondamentalmente una 1.5 Quadrifoglio Oro modificata in maniera apposita per alloggiare i componenti di trasmissione addizionali. Più precisamente, è equipaggiata con rapporti più corti, mentre il serbatoio in posizione più arretrata ha come conseguenza una riduzione della capienza del bagagliaio. L’aggiunta di un albero di trasmissione in due tronchi e un differenziale posteriore non comporta modifiche allo schema di sospensioni. Solo la barra Panhard subisce una modifica di conformazione. L’albero di trasmissione si collega a una presa di moto integrata nel cambio.

33 4X4: integrale occasionale
Il sistema di trazione montato sulle 33 4X4 prevede un innesto manuale tramite una leva posta davanti al cambio per trasmettere il moto anche alle ruote posteriori. È un sistema part-time: la casa costruttrice ne suggerisce l’impiego in condizioni di terreno difficile ma ne sconsiglia l’utilizzo per lunghe percorrenze su strada. Il motivo risiede nella mancanza di un terzo differenziale (quello centrale) che si occupi di variare le velocità di rotazione di asse anteriore e posteriore. La ripartizione fissa è adatta solo a superfici a bassa aderenza e a velocità non troppo elevate. Se venisse impiegato in curve a velocità sostenuta gli strisciamenti dei pneumatici provocherebbero problematiche dal punto di vista della stabilità. La 33 4X4 rimane quindi una trazione anteriore capace di trasformarsi in integrale solo in quelle particolari occasioni di fondi scivolosi e ostacoli impervi.

Un part-time evoluto
Per la 33 seconda serie, presentata nel 1989, viene realizzato un apparato più evoluto. Le versioni 1.3 4X4 e 1.7 IE 4X4 adottano un nuovo sistema part-time il cui inserimento è comandato elettronicamente tramite pulsante in plancia. Quando premuto, un segnale viene inviato a una centralina elettronica che comanda un giunto elettromagnetico posto sull’albero di trasmissione. Il giunto apre/chiude il collegamento rigido tra i due assi. Il sistema può essere inserito/disinserito anche in marcia a qualsiasi velocità e viene distaccato rapidamente durante le frenate di emergenza per evitare interferenze con l’ABS. Questa soluzione è una evoluzione parziale in quanto si presenta più facilmente gestibile nell’innesto ma invariata dal punto di vista della flessibilità di utilizzo. Infatti, come nella precedente versione, la mancanza di un differenziale centrale preclude la possibilità di percorrere su asfalto curve ad alta velocità. È consigliabile evitare punte di 60-70 km/h onde evitare rapidi logoramenti degli pneumatici.

Da part-time a permanente
Col passare del tempo si comincia ad associare alla trazione sulle quattro ruote anche un’immagine di sicurezza incrementata, oltre che di mero ausilio su fondi difficili. Il 4X4 part-time non si adatta però a questa esigenza poiché risulta utilizzabile solo in condizioni che non si incontrano molto frequentemente. Inizialmente soddisfa perché risponde all’allegra famigliola che sogna di poter andare in montagna senza l’incubo catene o di avventurarsi in radure erbose per un picnic. Ma presto non basta più: la trazione integrale presenta vantaggi evidenti in termini di motricità e si comincia a desiderare di poterla sfruttare anche su strada. In Alfa Romeo non tardano a capire le nuove potenzialità del sistema 4×4 e sulla 33 16V viene proposta la novità assoluta: un sistema di trazione integrale permanente denominato per l’appunto Permanent 4. Lo scopo di questo sistema è diverso da quelli sviluppati precedentemente. La casa del Biscione punta a donare alla 33 un carattere sportivo unito ad un handling potenziato.


Il Permanent 4
A differenza delle precedenti versioni 4X4 qui viene installato un giunto viscoso sull’albero di trasmissione che funge da ripartitore di coppia. La Permanent 4 è di base una trazione anteriore (95% di coppia all’anteriore) ma quando le ruote anteriori cominciano a pattinare il giunto trasferisce progressivamente coppia al retrotreno (fino al 65%). Maggiore è lo slittamento, maggiore è la percentuale di coppia trasferita. Il tutto avviene in maniera automatica senza intervento del guidatore. Come nelle 4X4 rimane presente un giunto elettromagnetico controllato elettronicamente da una centralina che dialoga costantemente con alcuni sensori. Lo scopo di tale componente è disaccoppiare i due assali quando vengono rilevate forti decelerazioni per evitare potenziali interferenze con l’azione dell’ABS. Siamo di fronte al primo sistema all wheel drive Alfa Romeo grazie al quale la vettura quando necessario si trasforma automaticamente da anteriore a integrale. Nel 1994 il sistema viene rinominato Q4 ma rimane tecnologicamente inalterato.

Ai più appassionati vi regaliamo un filmato dell’epoca che mostra le potenzialità della 33 4X4

155 Q4


Prende spunto dalla migliore
Parallelamente all’evoluzione su 33, Alfa presenta nel 1992 la versione a trazione integrale della sua 155. Similmente a quanto descritto sopra per la 33 16V, l’obbiettivo è esaltare il comportamento dinamico e colmare quelle lacune che la trazione anteriore intrinsecamente presenta. La 155 è una berlina che condivide con Fiat Tempra e Lancia Dedra pianale e parte della scocca. Anche la meccanica presenta una condivisione con la tecnologia del gruppo Fiat, ma in questo caso c’è solo da guadagnarci. Sapete perché? Perché la meccanica viene “rubata” alla Delta Integrale, non serve aggiungere altro. Il 2.0 turbo da 192 cavalli è incaricato di nutrire tre differenziali. Cominciamo a capire cosa ritroviamo sui singoli assali. All’avantreno vi è un tradizionale differenziale libero mentre al retrotreno un Torsen che è in grado di tenere a bada autonomamente la situazione. Ma cosa succede tra motore e assali?

Un centro sofisticato
La potenza del propulsore fluisce nel cambio a 5 rapporti al cui albero secondario è collegato in modo diretto un rotismo epicicloidale. Questo componente, che di per sé si comporta come un differenziale centrale libero, permette di distribuire in maniera diseguale la coppia tra i due assi. Proprio come il differenziale libero, ha un grande limite: qualora una ruota anteriore sia in condizioni di scarsissima aderenza (ghiaccio) l’auto risulterebbe incapace di muoversi. Per risolvere questa problematica viene accoppiato al rotismo un giunto viscoso Ferguson che bloccandosi impedisce che un asse rimanga sprovvisto di coppia in ingresso. Sulla 155 Q4 il meccanismo è progettato in modo da garantire in condizioni di perfetta aderenza che il 47 % della coppia venga inviato alle ruote anteriori e il 53 % alle posteriori. In caso di perdite di aderenza fino il 100 % viene dirottato sul singolo assale. Il sofisticato sistema ABS che su questa 155 Q4 non rende necessaria la disattivazione del posteriore in caso di forte frenata (come visto sulla 33).

164 Q4


Perche’ mai accontentarsi?
La casa del Biscione cavalca l’onda di diffusione delle quattro ruote motrici e propone nel 1993 una versione integrale della sua ammiraglia 164. La 164 Q4 è una versione sportiva sulla quale viene installata una soluzione ancora più evoluta del già sofisticato sistema di trazione integrale della 155. Perché investire su un nuovo sistema quando quella della 155 era già molto valido? Perché alla casa del Portello non ci si accontenta mai e il desiderio di distinguersi è sempre fiamma viva. Rimane inalterata la soluzione di differenziale libero all’anteriore e Torsen al posteriore, ma l’unità centrale subisce una profonda rivisitazione in termini di controllo elettronico. Sviluppata da Alfa Romeo in collaborazione con l’Austriaca Steyr-Puch, prende il nome Viscomatic e viene montata al posteriore in gruppo col differenziale a slittamento limitato. Ma cosa che contiene all’interno del suo misterioso involucro? Apriamo questo scrigno e scopriamolo assieme.


Viscomatic regina dei misteri
Partiamo da monte. L’unità al posteriore presenta una presa diretta alla quale si connette l’albero di trasmissione che riceve il moto dal cambio. Il primo elemento che incontriamo a valle dell’albero è un giunto viscoso che si occupa di gestire la ripartizione di coppia tra avantreno e retrotreno. Ma è il modo in cui lo fa ad esser tremendamente speciale. Come i classici giunti viscosi è composto da una serie di lamelle immerse in un fluido siliconico sensibile alla differenza di velocità angolare tra gli assali. Il liquido modifica le sue proprietà e va progressivamente a costituire una connessione solida tra anteriore e posteriore realizzando il trasferimento di coppia. Ma preparatevi perché ora viene il bello. È presente uno stantuffo movimentato idraulicamente che premendo sulle lamelle del giunto è in grado di modificarne la distanza che le separa. E quale mai sarà il risultato della sua azione?

Variabilita’ senza limiti

Iniziamo col sottolineare che la risposta di un giunto viscoso tradizionale è legata alla natura del fluido e alle sue proprietà. La velocità di trasferimento della coppia e la quantità trasmessa sono funzione della sua trasformazione fisica innescata dal calore in ingresso per effetto dell’attrito. Questo fenomeno è la ragione per cui la risposta di questo tipo di giunti non è sempre lineare e perfettamente prevedibile. La presenza dello stantuffo permette sulla 164 Q4 di avere invece un maggior grado di controllabilità. È infatti possibile in ogni momento scegliere la coppia da trasmettere al retrotreno compattando/spacchettando le lamelle. Chi controlla il movimento dello stantuffo? Una centralina elettronica che dialoga costantemente con una serie di sensori posti sul veicolo e ne decide il grado di avanzamento. I parametri di controllo sono numerosi: velocità assoluta del veicolo e di ogni singola ruota, angolo di sterzo, coppia richiesta e differenza di velocità rotazionale tra gli assali.
Precisione chirurgica
ll risultato è che questa 164 Q4 è in grado di decidere autonomamente la migliore ripartizione di coppia offrendo al guidatore una motricità stupefacente e sensazioni di guida corsaiole. E tutto questo lo fa anche parecchio rapidamente: impiega solo 200 ms a modificare la configurazione impiegata. Ma che ci crediate o no, ancora non è finita. Nella prodigiosa unità Viscomatic troviamo a valle del giunto viscoso un altro componente. È un rotismo epicicloidale che svolge il ruolo di moltiplicatore di coppia riducendo così le sollecitazioni al giunto viscoso. Allo stesso tempo ha anche la funzione di amplificare la differenza di velocità di rotazione a cavallo del giunto così da migliorarne la velocità di risposta del fluido bloccante. Grazie a tutto questo il retrotreno vede in ingresso la coppia giusta al momento giusto. La catena meccanica si chiude col differenziale Torsen che con la sua azione privilegia ruota destra o sinistra a seconda delle necessità.

156 SPORTWAGON Q4 E CROSSWAGON Q4

IL SOVRASTERZO NON SI SCORDA

Devono passare ben 11 anni prima che la casa del Biscione installi nuovamente uno scheletro a 4 ruote motrici nel pianale di una vettura di serie. L’auto in questione è la 156 e ne vengono presentate due diverse versioni: la Sportwagon Q4 e la Crosswagon Q4. Entrambe sono station wagon a trazione integrale con la differenza che la seconda presenta un look e una configurazione un po’ più fuoristradistici. Ma veniamo al sodo: che pozione hanno preparato stavolta gli ingegneri Alfa? Là sotto si nasconde un sofisticato schema a 3 differenziali: sugli assi anteriore e posteriore siedono due differenziali liberi sorvegliati dal VDC, niente di particolarmente nuovo vero? Il direttore di orchestra Ferguson però è stato rimpiazzato con un tale Torsen, un gioiello meccanico dall’elevata efficacia che svolge il ruolo di centrale. Viene scelto appositamente un marchingegno meccanico per la capacità intrinseca di mantenere comportamento e risposte costanti nel tempo.
IL SOVRASTERZO NON SI SCORDA
Ma è l’impiego del differenziale centrale Torsen a rendere distintivo questo sistema? No, perché Audi ad esempio lo usava già dal 1987. La particolarità risiede nella taratura meccanica che ha l’obbligo di rispondere alla tradizione Alfista di guida sportiva e posteriore che scoda. Non si impiega come in Audi il Torsen tradizionale con ripartizione 50-50 bensì il nuovo Tipo C che può fornire distribuzione anteriore-posteriore sbilanciata. Per questa 156 vengono dimensionati gli ingranaggi in modo da privilegiare il posteriore con il 58% della coppia. A partire da queste condizioni nominali il differenziale centrale lavora senza sosta variando progressivamente la distribuzione avanti-dietro al fine di sfruttare al meglio il grip offerto dal terreno. Nelle forti accelerazioni, quando l’avantreno tende ad alleggerirsi e a perdere capacità di trasmissione di forze a terra, la maggior parte della coppia migra dietro. In condizioni di sovrasterzo elevato è invece l’anteriore ad arricchirsi di spinta.

159, BRERA E SPYDER Q4

TECNOLOGIA INALTERATA
Stavolta passa davvero poco per assistere alla successiva implementazione di un sistema integrale su un’Alfa Romeo. Siamo nel 2005 (un anno dopo la Crosswagon) e viene presentata la berlina 159, che va a sostituire la 156. A listino sono presenti le versioni di punta 3.2 JTS Q4 e 2.4 JTDM Q4 dotate per l’appunto di un sistema permanente a quattro ruote motrici. Visto il ridotto lasso di tempo trascorso viene spontaneamente da pensare che in Alfa abbiano trapiantato il sistema da un modello a quello successivo.  Ed è proprio così: il sistema ha sfruttato la ormai anziana 156 come ponte per giungere sotto le vesti della neonata 159. E non solo: verrà inserito nelle piattaforme di Brera e Spyder motorizzate con il 3.2 litri Holden 6 cilindri a V da 260 cavalli.

GIULIA VELOCE E STELVIO

Nel 2011 la 159 porta a termine il suo servizio e ne viene interrotta la commercializzazione. Nel listino della casa del Biscione resta un buco alla voce segmento D che non sarà colmato per diversi anni. Ma la fenice può risorgere dalle sue ceneri: nel Marzo 2016 viene lanciata la Giulia tipo 952, progetto rivoluzionario e tentativo di svolta storica. Dal punto di vista ingegneristico la sostanza c’è: parliamo di distribuzione dei pesi 50-50, sospensioni anteriori a quadrilatero e posteriori Multilink. Ma soprattutto si riapre il sipario su quel palco ormai coperto di polvere che vede come protagonista la trazione posteriore. Lacrime per gli appassionati. A fine 2016 vengono presentate le versioni Veloce con motore benzina da 280 cavalli e diesel da 210 con trazione integrale Q4. Lente di ingrandimento in mano, partiamo con l’analisi.
TRASFORMAZIONE “PERICOLOSA”
Il sistema di trazione integrale cresce stavolta su fondamenta radicalmente opposte a quelle viste per tutti i modelli stradali fino ad ora analizzati. La Giulia nasce a trazione posteriore e si parte dunque da questo layout ad operare le trasformazioni necessarie per farla diventare un all wheel drive. Tuttavia il compito qui è più difficile rispetto ai modelli del passato, sapete perché? Perché sui modelli precedentemente analizzati si interveniva per correggere l’innata tendenza sottosterzante della trazione anteriore già presente sul modello di partenza. La Giulia 952 è invece un’auto che regala emozioni forti e comportamento dinamico prestigioso, ha precisione, agilità e uno sterzo fantastico. Per questo bisogna maneggiarla con cura. I componenti aggiuntivi del sistema di trazione integrale devono esser ridotti all’osso così da alterare il meno possibile la perfetta distribuzione dei pesi. Ma dal punto di vista meccanico come si fa tutto questo? Scopriamolo assieme.
POSTERIORI SI NASCE, ANTERIORI SI DIVENTA
La trasformazione avviene mediante l’aggiunta di una scatola di rinvio collegata tramite un albero a un differenziale anteriore dalle dimensioni compatte. Questi componenti comportano un aggravio di 60 chilogrammi. Sono questi i principali congegni attraverso i quali all’assale anteriore viene donata la spinta. La scatola di rinvio è posizionata all’uscita del cambio e contiene una frizione multidisco in umido che bloccandosi trasferisce la coppia. L’azione di bloccaggio è controllata elettronicamente ed è estremamente rapida: in soli 100 ms si passa da aperta a completamente chiusa. Alle ruote anteriori può esser inviato fino al 60% della coppia totale disponibile. Importante sottolineare che questo sistema, sviluppato in collaborazione con Maserati, non è più come in passato di tipo permanente. Questa Giulia è di default una trazione posteriore a tutti gli effetti poiché il 100% della coppia viene inviata alle ruote dietro. Le ruote anteriori ricevono coppia quando si verificano degli slittamenti.

CURA AD-HOC PER IL POSTERIORE, ANCHE PER STELVIO
Interessante precisare che il sistema Q4 è in grado di correggere tempestivamente le potenziali perdite di aderenza. E lo fa grazie al continuo dialogo con i sensori di angolo di sterzo, imbardata del veicolo più ovviamente accelerazioni longitudinali e trasversali. A trasferire la coppia tra ruote destra e sinistra ci pensa l’ESP in persona pinzando le ruote povere di grip, soluzione oggi largamente diffusa. Ma in Alfa Romeo sappiamo che quando si tratta di prestazioni non si scende a compromessi. Ed è per questo che sulla Veloce al posteriore viene montato un differenziale meccanico a slittamento limitato dalla risposta precisa e costante nel tempo. Questo differenziale ha percentuali di bloccaggio pari al 23% in accelerazione e 45% in rilascio ed è incluso nel Pack Performance (optional). Per quanto riguarda il SUV Stelvio, il sistema di trazione integrale è lo stesso montato sulla berlina Giulia (optional Pack Performance compreso). Ad oggi l’ESP non è disinseribile: numerosi sono gli appassionati che chiedono questo regalo alla meccanica delle emozioni, aspettiamo in preghiera la risposta dall’Alfa Romeo.
CHE VIAGGIO AFFASCINANTE!


MATURITA’ INTEGRALE
Questo percorso attraverso il mondo integrale Alfa Romeo ha permesso innanzitutto di delineare quella che è stata l’evoluzione della trazione a quattro motrici. Ne fu dapprima sentita l’esigenza in ambito militare per poi diventare desiderata dai percorritori di terreni sdrucciolevoli a basso coefficiente d’attrito. Il mondo dei rallies scoprì l’efficacia della trazione integrale nei percorsi scivolosi affrontati in velocità mettendo una pulce nell’orecchio ai costruttori di veicoli stradali. I primi esperimenti puntarono a creare sistemi part-time sfruttabili principalmente nelle situazioni difficili ma presto si capì che l’integrale poteva aiutare anche su strada asfaltata. Furono così infine studiati sistemi permanenti che potessero garantire sicurezza e piacere di guida incrementati indipendentemente dal tipo percorso. La trazione integrale negli anni si è sempre più diffusa tanto che oggi la maggior parte delle case automobilistiche offre modelli a quattro ruote motrici. Ad essa viene spesso associata un’immagine di sicurezza e di apprezzabile flessibilità.

UN PERCORSO PIENO DI PASSIONE

Ma abbiamo anche scoperto che pronunciare la parola trazione integrale equivale ad aprire un libro grandissimo. Eh si perché ogni sistema ha la sua struttura, le sue particolarità e i suoi segreti. Alfa Romeo ha sfornato negli anni tesori ingegneristici che dimostrano competenza tecnica, brama di innovazione e desiderio di far innamorare tramite emozioni di guida uniche. Ma sopra a tutto questo emerge il vero segreto della casa del Biscione: un’inesauribile passione che ha spinto a non accontentarsi mai. E più che giunti viscosi e rotismi epicicloidali, Torsen tipo C e VDC è questo che dobbiamo trattenere: la passione è lo strumento più potente per fare la differenza.

Un ringraziamento speciale a Gippo Salvetti, ai suoi figli Stefano ed Alessandro e a tutto l’Alfa Blue Team.

Commenta per primo

POTRESTI ESSERTI PERSO

SsangYong Korando, a Ginevra il M.Y.2019

Peugeot 208 2019, scappano in rete le prime foto ufficiali

Cupra Formentor, a Ginevra la SUV ibrida plug-in da 245 cv