VALE PER LE VERSIONI CON: Giunto controllato

Trasmissione del moto

La trasmissione della Panda 4x4 si avvale dal 2008 di due differenziali e un giunto controllato elettronicamente. È una trazione integrale a inserimento automatico, che non richiede alcuna manovra di inserimento da parte del conducente ma consente una distribuzione di coppia motrice ottimale tra asse anteriore e asse posteriore secondo le condizioni di aderenza del fondo stradale.

Su un percorso con aderenza normale (asfalto asciutto ecc.) la coppia motrice è indirizzata per circa il 99% alle ruote anteriori consentendo un comportamento della vettura assimilabile ad una trazione anteriore ed evitando, inoltre, consumi eccessivi degli pneumatici e di combustibile dovuti a lievi differenze di velocità di rotazione tra le ruote anteriori e quelle posteriori.

Su un percorso con bassa aderenza (strada innevata, ghiacciata, fangosa ecc.) le ruote motrici anteriori tendono a pattinare ma il giunto controllato corregge immediatamente questa tendenza trasmettendo progressivamente al retrotreno una percentuale di coppia motrice crescente fino al 100% della coppia motore e fino ad un massimo di 900 Nm circa, annullando il pattinamento e distribuendo in modo ottimale la trazione sulle quattro ruote. Tale trasferimento di coppia non è avvertibile dal conducente se non come eccellente capacità di disimpegno della vettura.

Nella versione della Panda 4x4 dotata di giunto controllato elettronicamente, il moto proviene dall’albero secondario (1) del cambio e, attraverso la corona (2) del differenziale anteriore (3), perviene alle ruote anteriori.

Nello stesso tempo, per mezzo della presa di forza (4), del gruppo rinvio (5), dell’albero di trasmissione (6), del giunto controllato elettronicamente (7), il moto giunge, attraverso il gruppo differenziale posteriore (8) ed i semiassi oscillanti (9), alle ruote posteriori.

1 - Albero secondario
2 - Corona
3 - Differenziale anteriore
4 - Presa di forza
5 - Gruppo di rinvio
6 - Albero di trasmissione (in due pezzi)
7 - Giunto controllato elettronicamente
8 - Differenziale posteriore
9 - Semiassi oscillanti

Presa di forza e gruppo di rinvio

La presa di forza è costituita da un pignone (1) ingranante con la corona (2) del differenziale anteriore.

Il gruppo di rinvio è composto da una coppia di ingranaggi conici (3), uno calettato sull’albero del pignone (1) e l’altro collegato all’albero di trasmissione tramite una flangia (4).

La presa di forza e iI gruppo di rinvio sono alloggiati in una diversa semiscatola differenziale, accoppiata alla scatola cambio originale.

Qualsiasi anomalia ad uno dei componenti del carter (campana, corpo centrale, semiscatola con presa di forza e gruppo di rinvio), richiede la sostituzione della scatola cambio completa.

La lubrificazione della presa di forza e del gruppo di rinvio è assicurata dallo stesso olio del cambio.

Nel caso di sostituzione della corona differenziale, utilizzare esclusivamente il particolare di ricambio specifico per la versione 4x4.

Albero di trasmissione

L’albero di trasmissione è suddiviso in due tronchi.

Il tronco anteriore (1) è collegato da un lato al gruppo rinvio, dall’altro al tronco posteriore (6) tramite giunti cardanici (2) ed è supportato da un cuscinetto (3) protetto da un supporto elastico (4) e fissato alla scocca tramite una staffa (5).

l tronco posteriore (6) è collegato da un lato al tronco anteriore (1) tramite giunti cardanici, dall’altro al giunto controllato elettronicamente, integrato nel differenziale posteriore.

1 - Tronco anteriore
2 - Giunti cardanici
3 - Cuscinetto
4 - Supporto elastico
5 - Staffa
6 - Tronco posteriore

Giunto controllato elettronicamente

Il giunto controllato elettronicamente (1), integrato nella scatola del differenziale posteriore (2), è collegato alla flangia dell’albero di trasmissione (A).

Il giunto è formato da una pompa idraulica (3) e da un innesto (4) a frizione a dischi multipli in bagno d’olio: l’albero di trasmissione mette in rotazione la carcassa della pompa e i dischi esterni mentre il rotore della pompa e i dischi interni sono calettati sull’albero del pignone del differenziale (B).

Il circuito idraulico può essere intercettato da un’elettrovalvola (5), comandata dalla centralina giunto (6), posizionata all’interno vettura, sotto il sedile del guidatore.

La centralina giunto riceve, attraverso rete CAN, i segnali della dinamica veicolo e, in caso di necessità, trasmette il comando all’elettrovalvola che chiude il circuito idraulico.

Contemporaneamente la differenza della velocità di rotazione tra gli assi anteriore e posteriore (quindi tra l’albero di trasmissione e il pignone del differenziale posteriore) provoca la rotazione della pompa che, con circuito chiuso, mette in pressione l’olio del circuito idraulico.

La pressione dell’olio consente l’innesto della frizione a bagno d’olio con conseguente trasferimento di coppia all’asse posteriore.

Vantaggi del giunto controllato elettronicamente rispetto al giunto viscoso

Compatibilità con sistema ESP (a richiesta): durante l’intervento, l’elettrovalvola rimane aperta rendendo indipendente la rotazione delle ruote sui singoli assali.
Incremento performance ABS durante la modulazione in frenata: la centralina giunto comanda l’apertura dell’elettrovalvola, inibendo l’interazione di coppia tra gli assali anteriore e posteriore.
Miglioramento della motricità in tutte le condizioni, con trasferimento di coppia al posteriore praticamente immediato, quando ve ne sia la necessità.
Migliore stabilità del veicolo in condizioni di bassa aderenza o percorsi fuoristrada in quanto, in condizioni di slittamento ruote, permette un trasferimento di coppia al posteriore progressivo e ottimizzato.
Nelle versioni dotate di sistema ESP (a richiesta), la funzione ELD, inseribile premendo l’apposito pulsante su plancia, attiva il blocco differenziale sui singoli assali attraverso il sistema frenante (ELD, Electronic Locking Differential), inibisce il taglio di coppia motrice (esclusione ASR) e chiude l’elettrovalvola precaricando il circuito idraulico del giunto posteriore (maggiore velocità di attivazione), in modo da ottimizzare lo spunto della vettura in condizioni di bassa aderenza.
Minor costo del differenziale posteriore con giunto controllato elettronicamente integrato.
Unificazione dell’hardware centralina freni ABS/ESP con quello della versione 2WD.

Centralina giunto controllato

La centralina giunto controllato (1) è situata all’interno dell’abitacolo, fissata con due viti alla traversa sotto il sedile di guida, e coperta dal rivestimento interno.

1. +30 Alimentazione Centralina

2. N.C.

3. C-CAN H1

4. C-CAN L1

5. N.C.

6. Comando elettrovalvola

7. Massa Centralina

8. +15 Alimentazione Centralina

9. C-CAN H2

10. C-CAN L2

11. N.C.

12. Massa elettrovalvola

Differenziale posteriore

Il gruppo differenziale posteriore è costituito da un pignone, una corona ed una scatola differenziale (con satelliti e planetari) ad essa solidale. Il gruppo differenziale è inserito insieme al giunto controllato in un unico complessivo, fissato alla scocca. L’olio per la lubrificazione del differenziale è lo stesso che aziona il giunto controllato.

Il pignone riceve dal giunto controllato elettronicamente la coppia motrice trasmessa dall’albero di trasmissione.

La coppia motrice è ripartita ugualmente su ciascuna ruota; se una ruota viene a trovarsi su una superficie scivolosa, la scarsa aderenza farà sì che la reazione da essa opposta alla trazione sia minima; in queste condizioni, il differenziale provoca lo slittamento della ruota che prende a girare velocemente e contemporaneamente riduce la coppia trasmessa all’altra ruota. In condizione limite se una ruota ha aderenza nulla, il differenziale trasmetterà coppia nulla all’altra ruota che rimarrà quindi ferma pregiudicando l’avanzamento del veicolo.

Sistema antislittamento in decelerazione (MSR)

La Panda 4x4 è dotata di un sistema antislittamento in decelerazione che sfrutta le potenzialità del sistema ABS (sensori giri ruote) e del controllo elettronico motore per impedire che, in condizioni di bassa aderenza in discesa o in curva, la coppia frenante motore e la presenza del giunto controllato elettronicamente causino il bloccaggio del retrotreno durante le decelerazioni improvvise. Tale sistema, unitamente alla trazione integrale garantisce un’elevata sicurezza di guida sui fondi a bassa e bassissima aderenza.

GENERALITÀ

Coppia motrice ed aderenza

Sulle ruote motrici di un veicolo (figura A) agiscono una coppia di forze, riconducibili alle S (forza di trazione o propulsione) e St (forza tangenziale di trazione), di pari entità, il cui valore è determinato dal rapporto tra la coppia motrice Mt, applicata alle ruote motrici, ed il raggio r delle ruote stesse:

S = St = Mt / r

Affinché un veicolo si sposti (figura B) (spunto da fermo) o acceleri, occorre che la forza di trazione S sia superiore alla resistenza totale dell’avanzamento R, ed inferiore all’aderenza. Più precisamente che la forza tangenziale St, di intensità uguale alla forza di trazione S, sia inferiore al valore dell’aderenza disponibile A.

In condizioni di equilibrio, l’avanzamento del veicolo a velocità uniforme è assicurato quando la forza S è uguale alla resistenza R.

Il valore della resistenza totale all’avanzamento R è determinato dalla somma delle resistenze dovute al rotolamento, alla penetrazione dell’aria, all’inerzia del mezzo ed alle pendenze.

Il valore dell’aderenza disponibile A, è determinato dal prodotto del coefficiente d’attrito "µ" in atto fra i corpi a contatto (in questo caso pneumatico e suolo) per il peso "P" del veicolo agente sulla ruota: A = µ*P.

Poiché il peso P gravante sullo pneumatico è una costante così come il coefficiente d’attrito µ, ecco che l’aderenza A disponibile può essere rappresentata con un diagramma circolare rispetto al punto di contatto del pneumatico al suolo (figura C). L’aderenza è disponibile in tutte le direzioni, come si è detto, quindi sia sull’asse longitudinale dello pneumatico, sul quale agiscono la forza di trazione S e quella tangenziale St, sia sull’asse trasversale, sul quale agiscono le forze perturbatrici esterne Fe (vento laterale) e/o quelle centrifughe Fc (veicolo in curva). Quando una forza esterna (motrice o perturbatrice) con la sua intensità raggiunge il valore dell’aderenza A, questa non è più disponibile in alcun’altra direzione.

Figura C

Quando la forza di trazione tangenziale St applicata risulta superiore all’aderenza disponibile A (neve, ghiaccio, fango) le ruote motrici tendono a slittare e il veicolo nel caso di partenza da fermo non si sposta (figura D).

A parità di coppia motrice erogata dal motore, una ripartizione della stessa su quattro ruote anziché su due (S1 e S2) riduce il valore delle forze tangenziali di trazione St1 e St2 applicate ad ogni ruota motrice (figura E).

Per ciascuna di queste, essendo diminuito il valore della coppia motrice, aumenta di conseguenza la frazione di aderenza disponibile A prima che si verifichi lo slittamento della ruota.

Trazione integrale significa disporre di quattro ruote motrici su di un veicolo con il vantaggio di ripartire la coppia motrice su quattro ruote invece che su due.

Trova naturalmente applicazione in tutte le situazioni in cui occorre disporre di una maggiore coppia motrice per superare dislivelli notevoli, terreni sconnessi; oppure quando l’aderenza disponibile è insufficiente e due sole ruote motrici possono rivelarsi inidonee a far avanzare il veicolo: neve, ghiaccio, fango, sabbia, ecc.

LA TRAZIONE INTEGRALE

La trazione integrale, oltre ai vantaggi in termini di motricità (pieno utilizzo della coppia disponibile) presenta ulteriori fondamentali vantaggi in termini di sicurezza, stabilità e comportamento neutro del veicolo.

La sicurezza è migliorata poiché un’eventuale mancanza di aderenza sulle ruote motrici dovuta ad irregolarità della strada (acqua-planing, zone ghiacciate, macchie d’olio) è compensata ed equilibrata dalle altre ruote motrici.

La stabilità aumenta poiché si ha una maggior riserva di direzionalità dovuta ad un minor impegno di motricità. Su un veicolo a due ruote motrici, che sta percorrendo una curva (figura F) per semplicità rappresentativa consideriamo la forza S anziché la St di pari intensità. La forza di trazione S impegna totalmente il campo di aderenza disponibile rappresentato dal cerchio; la forza centrifuga Fc genera una risultante T che cade all’esterno dei cerchio: il veicolo perde la sua direzionalità e quindi la sua stabilità. Le ruote posteriori risultano poco sfruttate poiché la Fc agente lascia aderenza disponibile utilizzabile per la motricità.

Figura F

Su un veicolo a quattro ruote motrici a parità di coppia motrice erogata dal motore è possibile trasmettere a terra coppie motrici maggiori utilizzando anche le ruote posteriori. In condizioni limite di aderenza, in cui la differenza di giri tra anteriore e posteriore varia, si ha una ripartizione al posteriore, diminuendo la forza di trazione all’anteriore S1 e ridistribuendola tra le quattro ruote.

Trazione integrale permanente

Un veicolo con trazione integrale permanente dispone costantemente di quattro ruote motrici. Una soluzione di trazione integrale permanente è realizzata mediante una presa di forza, applicata alla corona del differenziale anteriore, un rinvio, un differenziale centrale o un giunto (che può essere viscoso o meccanico di altro tipo) con il compito di distribuire permanentemente la motricità alle ruote anteriori e posteriori, un differenziale posteriore integrato in un assale posteriore.

I veicoli a trazione integrale permanente si possono distinguere in:

Veicoli a trazione distribuita in maniera costante tra gli assi: un differenziale centrale distribuisce la trazione all’anteriore e al posteriore in modo costante (ad esempio Lancia Delta Integrale il cui differenziale centrale epicicloidale distribuiva il 56% della trazione all’anteriore e il 44% al posteriore).
Veicoli a trazione distribuita in maniera variabile: solitamente questi veicoli sono dotati di un giunto viscoso che modula la percentuale di coppia ripartita tra anteriore e posteriore (ad esempio Fiat Panda 4x4 con giunto viscoso).

Trazione integrale inseribile

La trazione integrale inseribile consente di comandare direttamente l’innesto della trazione integrale, secondo necessità (bassa aderenza, salite ripide) su veicoli che viaggiano normalmente con due ruote motrici. Tali veicoli sono dotati in genere di una presa di forza dal cambio o dal differenziale anteriore, di un albero di trasmissione, che normalmente gira in folle, di un differenziale posteriore e di un meccanismo per l’innesto della trazione. Tale meccanismo, azionabile manualmente dall’utente o in modo automatico (ad esempio Fiat Panda 4x4 con giunto controllato elettronicamente), può essere una frizione, un manicotto scanalato o un innesto a denti frontali.

L’utilizzo della trazione integrale inseribile è da prevedersi solo in presenza di bassa aderenza (neve, ghiaccio) o ripide salite; offre pertanto, rispetto a una trazione a due ruote motrici, vantaggi in termini di funzionalità quali motricità e disimpegno.

VALE PER LE VERSIONI CON: Giunto viscoso

Trasmissione del moto

La trasmissione della Panda 4x4 si avvale di due differenziali e un giunto viscoso. È una trazione integrale permanente, che non richiede alcuna manovra di inserimento da parte del conducente ma consente una distribuzione di coppia motrice ottimale tra asse anteriore e asse posteriore secondo le condizioni di aderenza del fondo stradale.

Su un percorso con bassa aderenza (strada innevata, ghiacciata, fangosa ecc.) le ruote motrici anteriori tendono a pattinare ma il giunto viscoso corregge immediatamente questa tendenza, irrigidendosi e trasmettendo progressivamente al retrotreno una percentuale di coppia motrice crescente fino al 100% della coppia motore e fino ad un massimo di 850 Nm circa, annullando il pattinamento e distribuendo in modo ottimale la trazione sulle quattro ruote. Tale trasferimento di coppia non è avvertibile dal conducente se non come eccellente capacità di disimpegno della vettura.

Nella versione della Panda 4x4 dotata di giunto viscoso, il moto proviene dall’albero secondario (1) del cambio e, attraverso la corona (2) del differenziale anteriore (3), perviene alle ruote anteriori.

Nello stesso tempo, per mezzo della presa di forza (4), del gruppo rinvio (5), dell’albero di trasmissione (6), del giunto viscoso (7), il moto giunge, attraverso il gruppo differenziale posteriore (8) ed i semiassi oscillanti (9), alle ruote posteriori.

1 - Albero secondario
2 - Corona
3 - Differenziale anteriore
4 - Presa di forza
5 - Gruppo di rinvio
6 - Albero di trasmissione (in due pezzi)
7 - Giunto viscoso
8 - Differenziale posteriore
9 - Semiassi oscillanti

Presa di forza e gruppo di rinvio

La presa di forza è costituita da un pignone (1) ingranante con la corona (2) del differenziale anteriore.

Il gruppo di rinvio è composto da una coppia di ingranaggi conici (3), uno calettato sull’albero del pignone (1) e l’altro collegato all’albero di trasmissione tramite una flangia (4).

La presa di forza e iI gruppo di rinvio sono alloggiati in una diversa semiscatola differenziale, accoppiata alla scatola cambio originale.

Qualsiasi anomalia ad uno dei componenti del carter (campana, corpo centrale, semiscatola con presa di forza e gruppo di rinvio), richiede la sostituzione della scatola cambio completa.

La lubrificazione della presa di forza e del gruppo di rinvio è assicurata dallo stesso olio del cambio.

Nel caso di sostituzione della corona differenziale, utilizzare esclusivamente il particolare di ricambio specifico per la versione 4x4.

Albero di trasmissione

L’albero di trasmissione è suddiviso in due tronchi.

Il tronco posteriore (6) è collegato da un lato al tronco anteriore (1) tramite giunti cardanici, dall’altro al giunto viscoso.

1 - Tronco anteriore
2 - Giunti cardanici
3 - Cuscinetto
4 - Supporto elastico
5 - Staffa
6 - Tronco posteriore

Giunto viscoso

Il giunto viscoso collega l’albero di trasmissione al pignone del differenziale posteriore lasciandoli liberi di avere piccoli slittamenti relativi, in modo che possano ruotare a velocità leggermente differenti. Il giunto viscoso, detto anche Ferguson, è costituito da una scatola riempita con uno speciale liquido siliconico che ha la proprietà di diventare sempre più denso man mano che la sua temperatura aumenta.Questa caratteristica è utilizzata per limitare, fino a impedire del tutto, lo slittamento reciproco fra due serie di dischi metallici che si fronteggiano a brevissima distanza e che sono collegati uno all'albero di trasmissione e l’altro al pignone del differenziale posteriore. Quando lo slittamento termina, la temperatura del liquido siliconico diminuisce e si riduce la sua densità ritornando alle condizioni normali e consentendo nuovamente piccoli movimenti relativi fra gli alberi.

1 - Giunto viscoso
2 - Differenziale posteriore

Funzionamento

Il giunto viscoso "lavora" ogni qualvolta si crei una differenza di velocità tra le due parti principali (tra le due serie di dischi metallici) di cui è composto; la parte più veloce trascina la più lenta fino a quando si ristabilisce la condizione di equilibro in cui le due parti girano alla stessa velocità. La coppia di trascinamento varia al variare della differenza di velocità relativa tra le parti. Maggiore è la differenza di giri, maggiore la coppia trasmessa (figura H).Durante la marcia su strada di una normale vettura a due ruote motrici le ruote posteriori sono trascinate da quelle anteriori e costrette a ruotare ad una velocità che dipende dal loro raggio di rotolamento. Durante la guida su strada di Panda 4x4 con giunto viscoso il trascinamento delle ruote posteriori e la differente rapportatura del ponte posteriore fa girare la parte interna del giunto viscoso ad una velocità più elevata rispetto alla parte esterna messa in rotazione dal motore attraverso il rapporto alla PTU. Questo fa sì che si crei la differenza di giri necessaria affinchè ci sia una ripartizione di coppia. Possiamo quindi affermare che Panda 4x4 con giunto viscoso è un sistema di trazione integrale permanente. La coppia che viene trasferita alle ruote posteriori è variabile e dipende da tutti i vari fattori che possono influenzare la velocità di rotazione reciproca tra le ruote anteriori e posteriori (consumo degli pneumatici, variazione di carico tra anteriore e posteriore, percorso stradale in salita o discesa, pattinamento dell'avantreno per neve o ghiaccio).

Rimorchiare la vettura sollevata solamente sulle ruote anteriori non libere di girare può portare al danneggiamento del giunto e/o al consumo degli pneumatici.

La coppia trasmissibile dal giunto viscoso al ponte posteriore può variare dallo 0 al 100% della coppia motore, fino ad un massimo di 850 Nm circa.Considerando la vettura su strada piana, da un calcolo teorico il valore di coppia trasmesso al posteriore si aggira intorno allo 0,3%.ni = no : nessuna coppia è trasferita al posterioreni > no : si trasferisce coppia al posterioreni >> no : molta coppia trasferita al posterioreLo slittamento delle ruote anteriori produce l’aumento della velocità di rotazione dell’albero di trasmissione e di conseguenza della scatola esterna del giunto viscoso. La differenza di rotazione tra la scatola esterna e il pignone del differenziale posteriore (e le due serie di dischi metallici) crea un innalzamento della temperatura e della viscosità del liquido siliconico all’interno del giunto viscoso. Ciò determina l’annullamento della rotazione relativa tra i dischi metallici e la conseguente trasmissione del moto al differenziale posteriore, ottenendo una ripartizione della coppia tra le ruote anteriori e quelle posteriori.Quando cessa lo slittamento delle ruote anteriori e la differenza di velocità tra albero di trasmissione e pignone del differenziale posteriore si riduce, si ha un abbassamento della temperatura del liquido siliconico, la diminuzione della sua viscosità e la conseguente riduzione della trasmissione del moto al differenziale posteriore.

Differenziale posteriore

Il complessivo differenziale posteriore è costituito da un pignone (1) ingranante con la corona (2) fissata al gruppo differenziale (3). Sul perno (4), solidale al gruppo differenziale, sono fissati i satelliti (5) che ingranano con i planetari (6) a loro volta solidali con i giunti (7).

Il pignone (1) riceve dal giunto viscoso (8) la coppia motrice trasmessa dall’albero di trasmissione.

1 - Pignone
2 - Corona
3 - Gruppo differenziale
4 - Perno
5 - Satelliti
6 - Planetari
7 - Giunti
8 - Giunto viscoso

Sistema antislittamento in decelerazione (MSR)

La Panda 4x4 è dotata di un sistema antislittamento in decelerazione che sfrutta le potenzialità del sistema ABS (sensori giri ruote) e del controllo elettronico motore per impedire che, in condizioni di bassa aderenza in discesa o in curva, la coppia frenante motore e la presenza del giunto viscoso causino il bloccaggio del retrotreno durante le decelerazioni improvvise. Tale sistema, unitamente alla trazione integrale garantisce un’elevata sicurezza di guida sui fondi a bassa e bassissima aderenza.