Magna Flex 4: il cuore della nuova trazione Audi quattro Ultra

Magna è partner di sviluppo per il nuovo sistema di trazione integrale Quattro Ultra di Audi, la trazione integrale di ultima generazione che riduce le perdite per attrito e riduce il peso. Il sistema Magna Flex 4 passa automaticamente da due ruote a trazione integrale quando necessario;  è in grado di consentire una distribuzione della potenza ottimizzata assicura un’esperienza di guida precisa.

Magna International, fornitore leader di sistemi 4WD/AWD (oltre il 30% delle trasmissioni e componentistica auto è fornita da Magna: tra i Brand e soluzioni più conosciute troviamo BMW x-Drive, Jaguar e Land Rover, Opel …) per le case automobilistiche globali, è partner di sviluppo per Audi circa il nuovo sistema di trazione integrale quattro.

Il sistema AWD di nuova generazione lanciato su Audi A4 Allroad e Audi Q5 offre consumi ed emissioni ridotti, massimizzando al contempo le prestazioni di guida e la stabilità.

La tecnologia alla base della trazione integrale Magna Flex4 costituisce la base tecnica del sistema quattro ultra.

Il sistema è stato sviluppato congiuntamente da Magna e Audi per adattarsi a veicoli con motori montati longitudinalmente e trasmissioni a doppia frizione o manuali. La tecnologia di trazione integrale Magna Flex4 costituisce la base tecnica del sistema quattro ultra.

Come Funzione la trazione Audi quattro Ultra

Questa tecnologia permette di avere un sistema AWD in grado di attivare automaticamente tutte e quattro le ruote solo quando necessario, ovvero circa il 20% di tutte le condizioni di guida. Scollegare di conseguenza due delle quattro ruote motrici, quando possibile, può migliorare significativamente il risparmio di carburante.

Nelle situazioni di guida in cui non è necessaria la trazione integrale, la trasmissione dell’asse posteriore è completamente disaccoppiata dalla trasmissione, il che significa che il veicolo procede solo con le 2 ruote anteriori.

Questo sistema di disconnessione va oltre i sistemi attualmente disponibili sul mercato per ridurre le perdite di attrito e trasmissione, migliorando di conseguenza il consumo di carburante e le emissioni. Questa soluzione pesa anche meno sulla trazione integrale permanente, ottenendo in tal modo ulteriori miglioramenti in termini di efficienza.

“La tecnologia quattro ultra è il risultato dell’ingegneria avanzata e della collaborazione tra Magna e Audi”, ha dichiarato Jake Hirsch, Presidente di Magna Powertrain. “Insieme abbiamo sviluppato un sistema innovativo che combina il piacere di guida con una significativa riduzione di consumo di carburante; questo sistema permette ad Audi di stabilire un nuovo standard per la trazione integrale permanente.”

Oltre all’ottimizzazione dell’efficienza meccanica della trasmissione, il nuovo sistema Audi quattro ultra offre anche prestazioni impressionanti in termini di dinamica di guida. Se la guida o le condizioni stradali richiedono una trazione aggiuntiva (strada è liscia o caratterizzata da curve impegnative) la trazione posteriore è innestata per massimizzare la stabilità di guida e garantire attivamente la sicurezza.

Dentro alla trazione quattro Ultra

La trazione Quattro Ultra differisce dai sistemi adattativi convenzionali in quanto la trazione posteriore non viene attivata in seguito ad una perdita di trazione; il posteriore è infatti impegnato in modo proattivo, con un tempo di reazione di pochi decimi di secondo. Ciò significa che il sistema riconosce la necessità di una maggiore trazione prima ancora che si presenti e passa automaticamente dalla modalità di trazione anteriore a quella della trazione integrale. La distribuzione della potenza variabile e ottimizzata tra gli assi anteriore e posteriore con distribuzione specifica per ruota contribuisce a migliorare la maneggevolezza e garantisce un’esperienza di guida dinamica e precisa.

Come fa a prevedere quello che sta per accadere

Il metodo operativo predittivo di Audi è reso possibile da sensori elettronici e strategie di controllo altamente differenziate.

La gestione elettronica della trazione integrale è collegata in rete con numerosi dispositivi di controllo aggiuntivi che raccolgono e valutano una vasta gamma di dati, come informazioni sull’angolo di sterzata, coefficiente di attrito, accelerazione laterale e longitudinale e la coppia del motore: il tutto avviene ad intervalli di dieci millisecondi. Lo stile di guida individuale di una persona, lo stato del controllo elettronico della stabilità, il programma di guida selezionato (Auto, Dynamic, Off-Road … ) e la presenza o meno di un carrello (gancio di traino) sono integrati in questo sofisticato sistema di controllo.

Il passaggio tra le modalità di guida anteriore e di quella a quattro ruote motrici avviene tramite una frizione multidisco integrata nella trasmissione dell’asse posteriore. Nella modalità di trazione anteriore, la frizione è aperta.

Questo consente di scollegare l’albero e le parti della trasmissione dell’asse posteriore, riducendo le perdite di trasferimento e la perdita di attrito. Per passare alla modalità di guida integrale permanente, la frizione multidisco chiude e accelera gli elementi a riposo fino alla velocità di rotazione dell’accoppiamento prima che questo si chiuda.

Grazie all’accuratezza di controllo estremamente elevata, questi processi sono così perfettamente coordinati tra loro che passano inosservati dal guidatore.

Audi quattro Ultra Modalità Proattiva. Il livello proattivo si basa sui dati forniti dai sistemi collegati in rete nell’auto. Partendo da questi dati la centralina rileva per esempio il punto in cui, durante la marcia in curva a velocità elevata, la ruota anteriore interna raggiunge il limite di aderenza. La centralina effettua questo calcolo con un anticipo di circa 0,5 secondi. Se la ruota registra un grado prestabilito del limite di aderenza, la trazione integrale viene attivata.

Audi quattro Ultra Modalità Predittiva. Nel livello predittivo la centralina quattro prende in considerazione soprattutto lo stile di guida del conducente, lo stato dell’ESC, la modalità̀ drive select impostata e il riconoscimento del rimorchio. Infine nel livello reattivo, meno frequente, il sistema reagisce a cambiamenti improvvisi del coefficiente di attrito, che si verificano per esempio quando gli pneumatici passano dall’asfalto asciutto a una lastra di ghiaccio.

Audi quattro Ultra Modalità Predittiva. Infine nel livello reattivo, meno frequente, il sistema reagisce a cambiamenti improvvisi del coefficiente di attrito, che si verificano per esempio quando gli pneumatici passano dall’asfalto asciutto a una lastra di ghiaccio.

Generalmente la trazione quattro si attiva più̀ frequentemente in inverno, quando i coefficienti di attrito sono più bassi, piuttosto che in estate. La trazione integrale risulta più̀ utile in presenza di velocità medie e basse, alternate a fasi di accelerazioni, piuttosto che durante la marcia a velocità costante. Per questo motivo in autostrada solitamente la trazione integrale quattro viene utilizzata di rado.

Se, al contrario, la vettura viene guidata in maniera dinamica su una strada con molte curve, la trazione integrale risulterà̀ sempre attiva, anche in presenza di un fondo asciutto e con una buona tenuta.

Quando la trazione integrale è attiva viene costantemente calcolato il rapporto di distribuzione ottimale della potenza tra assale anteriore e posteriore. La logica di regolazione tiene in considerazione i dati dell’ESC, le condizioni ambientali, la condizione di marcia e lo stile di guida del conducente. Sulla base di questi fattori la coppia viene sempre ripartita in modo ideale sui due assali.

Grazie al collegamento in rete tra trazione quattro ed il sistema Audi drive select il conducente ha la possibilità̀ di personalizzare le caratteristiche della trazione integrale.

Nella modalità auto del drive select si ha la migliore trazione possibile e un comportamento dinamico equilibrato. Nella modalità dynamic la ripartizione della coppia sull’assale posteriore viene anticipata e aumentata, in modo tale da poter migliorare la dinamica, in particolare in presenza di bassi coefficienti di attrito.

La gestione selettiva della coppia sulle singole ruote, una funzione software dell’ESC, ottimizza la maneggevolezza frenando leggermente le ruote interne alla curva.

La tecnologia a due frizioni

La maggiore efficienza è frutto delle due frizioni integrate nella catena cinematica. Quando il sistema passa alla trazione anteriore, la frizione anteriore multidisco posizionata all’uscita del cambio disinserisce l’albero posteriore. Inoltre nel differenziale posteriore una frizione di separazione integrata viene aperta riducendo la principale causa di perdita di coppia nella parte posteriore della catena cinematica. Benché arricchita dei nuovi componenti, la catena cinematica quattro pesa quasi quattro chilogrammi meno del sistema precedente, un altro aspetto che permette di ridurre i consumi e favorisce la dinamica di guida.

La frizione multidisco

La frizione dedicata alla trazione integrale si trova all’estremità posteriore del cambio. Un motore elettrico integrato nella centralina quattro aziona un alberino che attiva la frizione multidisco. A seconda delle versioni, questa frizione può essere costituita da un pacco di cinque o sette coppie di dischi in bagno d’olio. Gli anelli di attrito sono posizionati a coppie uno dietro l’altro. Il primo è solidale con la frizione che ruota insieme all’albero d’entrata. Quello successivo è collegato con l’albero di uscita al differenziale posteriore. Quando i dischi vengono compressi la trazione integrale è attivata. Attraverso la pressione dei dischi è possibile distribuire in modo continuo e dinamico la coppia sugli assali.

La frizione di separazione integrata

La frizione di separazione integrata nel differenziale posteriore segue un principio di funzionamento diverso. L’albero verso la ruota posteriore destra è diviso in due parti dietro l’uscita dal differenziale. Il semialbero sinistro con pignone conico nel differenziale e il semialbero destro sono collegati grazie ad un ingranaggio dentato. Entrambi possono essere uniti mediante accoppiamento. Il giunto a innesto frontale viene aperto mediante meccanismo elettromeccanico e viene chiuso mediante delle molle precaricate. Se la frizione per la trazione integrale e la frizione di separazione sono entrambe aperte, non vengono attivate le componenti finalizzate alla riduzione delle perdite d’attrito e delle coppie a vuoto nel differenziale posteriore e nell’albero cardanico. Solo i pignoni conici e le ruote di compensazione nel differenziale, che provvedono alla compensazione del numero di giri tra le ruote motrici della vettura nella marcia in curva, continuano a muoversi liberamente generando però solo perdite di coppie assai ridotte.

Quando è necessario inserire la trazione integrale i componenti in stand-by vengono attivati in frazioni di secondo dalla frizione multidisco. Il giunto a innesto frontale si chiude non appena l’albero cardanico, e quindi la sede del differenziale, ruotano con un numero di giri necessario. Successivamente un perno metallico con movimento elettromagnetico disattiva la leva di innesto. Le molle si scaricano e il giunto a innesto frontale si chiude. L’utilizzo di molle precaricate durante la chiusura della frizione di separazione permette di avere tempi di innesto molto rapidi.

Il futuro è Ultra

Se ad oggi Magna Flex 4 è utilizzato su A4 TFSI e Q5 TDI e TFSI non è detto che in futuro la trazione Ultra non possa equipaggiare anche modelli più potenti e con motori V6.

Secondo quanto dichiarato dal fornitore in futuro tutti i modelli Audi ad alte prestazioni potrebbero ricevere un nuovo differenziale sportivo fornito da Magna e ottimizzato per un Torque Vectoring estremamente sportivo e dinamico.

Col differenziale sportivo Audi, ha debuttato il “torque vectoring” (Audi quattro Gen. V). Il differenziale sportivo ha permesso la ripartizione dinamica della coppia sull’assale posteriore e sostituisce il normale differenziale posteriore aperto. L’asse anteriore fa ancora affidamento su un differenziale aperto con EDL. Ad oggi il differenziale posteriore è progettato e prodotto da Magna Powertrain ed è offerto su Audi A4, A5, A6 e sulle versioni sportive S ed RS. Il differenziale sportivo distribuisce selettivamente la coppia alle ruote dell’asse posteriore generando così un momento di imbardata, che migliora la maneggevolezza e stabilizza il veicolo in caso di sovrasterzo o sottosterzo.

Magna all’interno del sistema BMW x-Drive

A questo punto molti “Audi quattro Fan” storceranno il naso ma … alla base dei sistemi BMW x-Drive troviamo sempre Magna come partner. Sono oltre 5 Milioni i sistemi BMW x-Drive caratterizzati da Magna Actimax prodotti dal 2003 ad oggi.

Per BMW X3, la coppia è prevalentemente al 60% posteriore. In caso di slittamento delle ruote, il sistema è in grado di ridistribuire rapidamente (su asciutto ) fino al 100% della coppia alle ruote anteriori.

Sul nuovo prototipo di Magna mostrato in un test in Svezia nel 2017, Magna afferma che la maggior parte dei possessori BMW X3 ha bisogno unicamente della coppia sulle ruote posteriori per la maggior parte del tempo, tuttavia il sistema trazione “alimenta” tutte e quattro le ruote; ne deriva che avere un disaccoppiamento della trazione anteriore può solo che migliorare il risparmio di carburante.

Il prototipo Magna integra quindi l’unità FLEX4, unità in grado di interrompere la coppia all’asse anteriore e di riattivarlo in 0,3 secondi in seguito ad una azione sull’acceleratore da parte del guidatore (sorpasso, presenza di una pendenza ripida, kick-down ..)

Nel caso dell’X3, Magna afferma che il sistema di scollegamento può ridurre il consumo di carburante fino al 4%.

Obiettivo quindi. integrare il sistema FLEX4 con ActiMax è avere un impatto zero sulla dinamica del veicolo con un sistema a 4 ruote motrici perfettamente integrato e immediatamente disponibile. ”

Per maggiori info a questo link il comunicato ufficiale Magna: LINK