Ferrari 4RM: il sistema integrale di Maranello – Un sistema di trazione integrale “On-Demand” estremamente particolare e sofisticato ma più leggero e più veloce dei sistemi integrali attualmente in commercio.

Il sistema di trazione integrale Ferrari 4RM (4 ruote motrici), introdotto prima sulla Ferrari FF e ora sulla Ferrari GTC4 Lusso con l’aggiunta delle quattro ruote sterzanti (4RM-S Evo), è un sistema innovativo, estremamente complesso e di produzione e proprietà della stessa Ferrari. Il complesso sistema, invece di usare i classici 3 differenziali (anteriore, posteriore e centrale) che di solito vengono adottati dai comuni sistemi di trazione integrale, adotta un singolo differenziale posteriore integrato con il cambio a doppia frizione e sette rapporti in configurazione transaxle e una PTU (power transfer unit) anteriore cioè una sorta di piccolo cambio automatico anteriore con due rapporti in avanti e un rapporto di retromarcia.

Due diversi cambi

Entrambi i cambi sono quindi direttamente collegati al motore disposto longitudinalmente in posizione anteriore centrale subito dietro l’asse sospensivo anteriore: il cambio a doppia frizione posteriore (transaxle) è connesso al motore tramite il classico albero di trasmissione e mette in movimento il differenziale sportivo posteriore ed entrambe le due ruote posteriori; il cambio automatico a due rapporti anteriore con ingranaggi elicoidali è, invece, connesso sempre all’albero motore ma nella parte frontale (quella opposta a quella del volano per intenderci) tramite un ingranaggio conico e trasmette il moto a due frizioni multidisco in bagno d’olio, una per ruota, che gestiscono ciascuna ruota anteriore tramite un azionamento elettroidraulico.

Trazione posteriore e trazione integrale

Quindi se il cambio posteriore gestisce solamente le ruote posteriori prendendo il moto dalla parte posteriore dell’albero motore, il cambio anteriore gestisce solamente le due ruote anteriori prendendo il moto dalla parte anteriore dell’albero motore. In questo modo si mantengono ben distinti i funzionamenti dei due cambi e dei due assi, entrambi motrici, permettendo tanto la trazione integrale quanto la singola trazione posteriore ma mai la sola trazione anteriore. Questo avviene perché in Ferrari hanno principalmente puntato a non modificare il comportamento dinamico e il piacere di guida della loro supersportiva mantenendola di base una posteriore vera ma rendendola capace di cavarsela anche in condizioni difficili su terreni ostici grazie all’intervento della trazione integrale. Trazione che, intervenendo solo nel momento del bisogno, può essere definita “On demand” e non integrale permanente.

Ma cosa permette alla trazione integrale di intervenire? Cosa rende possibile l’inserimento e lo scollegamento della PTU anteriore? E come sono riusciti a far dialogare un cambio anteriore a due rapporti più retromarcia con uno posteriore a 7 rapporti più retromarcia? La soluzione non è stata facile ma cercherò di spiegarvela qui con poche e semplici parole.

Fa tutto l’elettronica

Per prima cosa la PTU anteriore, che contiene il cambio a due rapporti più retromarcia e si innesta sull’albero motore tramite un ingranaggio conico, entra in gioco solamente quando l’elettronica  ne sente la necessità e fino a una velocità massima di 200 km/h, oltre la quale, anche se a trazione integrale, la Ferrari torna a essere puramente posteriore. Questo inserimento della trazione anteriore avviene tramite una frizione gestita elettronicamente che collega o scollega l’unità PTU dal motore. In secondo luogo la prima marcia del cambio anteriore lavora in connubio con la prima e la seconda marcia del cambio posteriore mentre la seconda marcia del cambio anteriore lavora in connubio con la terza e la quarta marcia del cambio posteriore. Questo è stato reso possibile progettando una prima marcia anteriore più lunga del 6% rispetto alla seconda marcia posteriore e progettando una seconda marcia anteriore più lunga del 6% rispetto alla quarta marcia posteriore. La retromarcia del cambio anteriore e quella del cambio posteriore sono state progettate, invece, con lo stesso rapporto in modo da poter lavorare all’unisono offrendo la trazione integrale anche in retromarcia. Infine, quando la Ferrari inserisce la quinta, la sesta o la settima marcia del cambio posteriore a doppia frizione o supera i fatidici 200 km/h precedentemente menzionati, l’unità PTU anteriore manda il cambio in folle e la frizione scollega la stessa unità dal motore lasciando che la supersportiva ritorni a essere una vera e propria trazione posteriore.

Questione di frizioni

Come se non bastasse all’anteriore abbiamo anche le due frizioni multidisco in bagno d’olio ad azionamento elettroidraulico, una per ruota, che trasmettono il moto dalla PTU alle due ruote anteriori. Queste frizioni sono state progettate per funzionare costantemente in slittamento in modo da consentire alle due marce del cambio anteriore di poter interagire nel modo migliore e più morbido possibile con le quattro marce del cambio posteriore. Inoltre, sempre per rispettare la volontà di mantenere un comportamento dinamico quanto più possibile da trazione posteriore, gli ingegneri di Maranello hanno optato per il trasferimento verso l’anteriore di solo un 20% della coppia totale (non per niente i semiassi anteriori sono più piccoli di quelli posteriori), lasciando il restante 80% della copia al posteriore anche nelle situazioni più difficili.

Di questo 20% di coppia all’anteriore le due frizioni multidisco in bagno d’olio decideranno ogni volta in base alla specifica situazione quale percentuale ripartire a ogni singola ruota anteriore, potendo inviare anche l’intero 20% verso una sola delle due ruote e fungendo insomma come una sorta di torque vectoring. Stesso discorso vale per il posteriore dove il differenziale sportivo E-diff, un differenziale a slittamento limitato LSD comandato elettronicamente, è in grado di ripartire l’80% della coppia in arrivo al cambio posteriore in base alla necessità tra le due ruote posteriori, inviando tutto il quantitativo anche su una singola ruota così da creare anche in questo caso una sorta di torque vectoring.

Benefici della soluzione

Questo innovativo sistema, facendo quindi a meno del classico differenziale centrale (giunto viscoso o a lamelle o Torsen) e del classico differenziale anteriore (normale o autobloccante), risulta più leggero di tutti gli altri sistemi di trazione integrale attualmente in commercio. Il sistema PTU e le due frizioni multidisco in bagno d’olio, infatti, pesano solamente 45 kg e sono posizionate esattamente nella parte anteriore e sottostante il poderoso V12 così da migliorare ulteriormente la distribuzione dei pesi (47% all’anteriore e 53% al posteriore anche grazie alla soluzione transaxle) e l’altezza da terra del baricentro.

Infine, ribadiamo che il sistema in oggetto è una vera e propria trazione integrale “on demand” cioè un sistema predittivo che valuta istante per istante il limite di aderenza della vettura e decide se far intervenire o meno la trazione integrale azionando l’assale anteriore. E’ un sistema quindi che nasce con la sola trazione posteriore e cerca di mantenerla nella maggior parte delle situazioni, così da restituire sempre un ottimo piacere di guida tipico delle vetture a trazione posteriore, ma è in grado di ripartire la coppia istante per istante in percentuale variabile su ogni singola ruota quindi sia tra retrotreno e avantreno che tra lato destro e sinistro della supersportiva di Maranello, attuando un azionamento di ben il 30% più veloce dei classici sistemi integrali attualmente in commercio.