Fuoristrada e 4x4
Guida ai veicoli 4x4: definire i fuoristrada
Vengono così definiti tutti quei mezzi che, per via delle loro speciali caratteristiche costruttive, appartengono a una categoria di veicoli a motore detti in gergo “fuoristrada”, per via del fatto di essere in grado di marciare “fuori della strada asfaltata”. Sono definiti anche “4x4”, in considerazione del fatto che utilizzano trazione su quattro ruote motrici, a differenza delle normali autovetture che usano di solito una trazione attiva su due sole ruote motrici, spesso quelle anteriori per le utilitarie, quelle posteriori per le grandi berline.
Quando nascono i fuoristrada
Nascono nel periodo bellico della seconda guerra mondiale con usi squisitamente militari, per consentire alle truppe di muoversi agevolmente su ogni tipo di terreno. Erano già stati sperimentati durante la prima guerra mondiale, ma è nella seconda che questi tipi di veicoli hanno una vera e propria diffusione su larga scala. Il primo di questi mezzi fuoristrada è l'americana Jeep, un curioso nome che le derivante probabilmente dalla contrazione della definizione inglese: General Purpose Vehicle (ossia: veicolo per uso generale). Può tranquillamente essere considerata come la vera progenitrice dei moderni fuoristrada, la nonna dei nostri 4x4, e di conseguenza anche dei SUV.
La storia del fuoristrada
Ufficialmente la Jeep fa
la sua apparizione sul finire del 1939 quando viene introdotta nel
parco mezzi della US Army come veicolo militare da trasporto truppe.
Allo scoppio della Seconda Guerra Mondiale venne prodotto in enormi
qualtità e impiegata su tutti i terreni di battaglia, dal deserto
alle montagne delle Ardenne, prendendo parte ad infinite azioni
belliche. Visto il suo incredibile successo riscosso sul campo di
battaglia, in termini di versatilità e affidabilità, al termine del
conflitto l'industria automobilistica americana decise di
scommetterci anche per il futuro e la Jeep venne così riconvertita a
veicolo per uso civile. Nell'impiego militare fu rimpiazzata da un
veicolo all terrain più evoluto e di nuova progettazione realizzato
dalla Ford, e prese il nome di Mutt.
Il progetto operativo per dare vita ad un veicolo leggero e dalle
funzionalità poliedriche, adatto a tutti i tipi di terreni, era nato
in realtà alla fine degli anni '40 per dare attuazione a una precisa
specifica dell'Esercito americano. Il primo modello fu progettato da
un ingengnere della Bantam, tale Karl K.Probst, ritenuto a ragione
il padre del fuoristrada. La prima serie messa in cantiere da questa
azienda comprendeva una settantina di esemplari, per lo più
modificati a varie riprese su specifiche tecniche imposte man mano
della US Army. Alla fine del 1940 anche la concorrente Willys aveva
creato un prototipo di veicolo fuoristrada seguendo sempre le
specifiche di quella richiesta avanzata dall'Esercito; esso prese in
nome di Quad.
Con il passare del tempo e il progredire dei test entrambi i veicoli
vennero ampiamente modificati rispetto al progetto originale e
furono ordinati in 1500 esemplari ciascuno. Nello stesso tempo anche
il gigante automobilistico Ford aveva deciso di scendere in gara e
modificò un precedente progetto adattandolo sulla base delle
specifiche militari, ma facendo soprattutto tesoro dall'esperienza
maturata nel frattempo dagli altri due produttori. Produsse quindi
1500 esemplari del suo veicolo. Si andò quindi ai test comparativi
compiuti dall'Esercito ed essi decretarono la vittoria della Willys
sui suoi concorrenti; sembra che il suo motore si fosse rivelato
migliore in assoluto. Il veicolo vincitore venne chiamato Willys MB
e passò così alla storia come il primo fuoristrada. Nel 1942 la Ford
ne iniziò una produzione su licenza Willys.
Per avere un'idea del grande successo di questo veicolo basti
pensare che alla fine della Seconda Guerra Mondiale ne erano stati
prodotti 639.245 esemplari; di essi 361.349 uscivano dalle officine
Willys e 277.896 dalle catene di montaggio della Ford.
Cos'è un fuoristrada
Tecnicamente parlando si
definisce “fuoristrada” un veicolo stradale a motore che viene
progettualmente dotato di alcune particolari soluzioni tecniche in
grado di renderlo adatto a percorrere terreni altrimenti
inaccessibili ai normali veicoli. Un fuoristrada è quindi studiato e
progettato per muoversi più facilmente su terreni accidentati,
caratterizzati da forte pendenza, ma soprattutto con fondo che offre
scarsa o minima aderenza, come fango e ghiaia.
Nato quale veicolo militare, come abbiamo avuto modo di vedere nel
capitolo dedicato alla storia della Jeep, il fuoristrada è divenuto
nel dopo guerra un veicolo da lavoro, duro e spartano, privo di
qualsiasi genere di comfort, destinato solo ed esclusivamente a
coloro i quali ne avevano reale esigenza per motivi lavorativi. Fino
agli anni '70 era diffuso soprattutto nelle nazioni africane e
asiatiche caratterizzate da reti stradali sconnesse e labili, nei
paesi con ampie estensioni di terreni argicoli, e ovunque mancassero
vere strade asfaltate.
Pochi i modelli e minime le prestazioni: si trattava di veicoli
lenti e rumorosi, privi di un minimo di styling e comfort, ma dalle
prestazioni davvero interessanti. Regina incontrastata la britannica
Land Rover, seguita dalle americane Jeep, dalla più che dignitosa
campagnola FIAT e dalle emergenti (all'epoca) Toyota e altre
giapponesi. Fuori gara la mostruosa UAZ di produzione sovietica,
dalla tenuta di strada praticamente assente, e la piccola Lada,
prodotti entrambi dal sogno autarchico del comunismo.
Esplode la moda del fuoristrada
Negli anni '80, sulla scia di un certo modo di vivere e vedere le
cose che fa un po' riferimento, almeno in Italia, al mito degli
yuppies e della “Milano da bere” ecco le mitiche fuoristrada, eredi
della Jeep, diventare vittime di generazioni di figli di papà
annoiati, di impiegati dal soldo facile, di nuovi ricchi in cerca di
qualcosa che potesse mostrare meglio la loro nuova ricchezza. Dai
campi e della montagne le povere fuoristrada vengono deportate in
città, il terreno per loro meno adeguato.
Sono veicoli enormi, poco maneggevoli, fumosi, scomodi, ma forse
proprio per questa fanno tendenza: innegabile il fatto che si notino
poiché spiccano sopra i tettucci delle altre auto, nuovo simbolo di
potere visuale per gli arroganti di città. Portarli la domenica
mattina davanti al bar o il sabato sera all'ingresso della discoteca
è il nuovo status symbol, meglio se infangate: fanno molto uomo
vissuto e avventuroso. Poco importa se il fango sia quello del campo
dietro la zona industriale dove ci si è impantanati la sera prima!
Le case automobilistiche colgono la palla al balzo e iniziano a
produrre veicoli derivati dai classici fuoristrada, rendendoli
sempre più vettura comoda e lussuosa. Non viene però tradita, almeno
in questa fase, l'essenza del 4x4 e i veicoli, seppur addolciti in
termini di interni e linea, mantengono le prerogative meccaniche che
ne hanno fatto il mito dell all-terrain.
Nasce il SUV
A metà anni '90 il
mercato ha una seconda sterzata e le case automobilistiche,
sull'esempio di quanto accade in USA, inventano il SUV, lo Sport
Utility Vehicle. Ossia un incredibile ibrido partorito dalla
fantasia dei progettisti e dalla flessibilità del mercato, in grado
di assorbire i desideri della gente e tramutarli in oggetti di
consumo. Su questa scia nei primi anni 2000 nascono veicoli come la
Mercedes ML, la BMW X5 e via dicendo. Questi modelli, come le loro
recenti evoluzioni, appartengono ormai pienamente alla nuova
categoria motoristica dei SUV e hanno perso quasi totalmente le
prerogative tipiche del vero fuoristrada, fatte salve la trazione
integrale, che è però dispondibile ormai anche su un gran numero di
vetture totalmente stradali e di altra categoria, e le dimensioni.
Per il resto sono solo enormi vetture di extra lusso.
L'ultima infornata di novità prodotte dopo il 2005 ha orientato
ancora di più il mercato verso il segmento SUV ampliando a dismisura
i modelli disponibili e riducendo di fatto quelli che possono ancora
essere catalogati come fuoristrada. Questa tornata commerciale ha
spostato nella fascia SUV parecchi modelli che erano da anni nella
categoria off-road.
Le caratteristiche tecniche di un fuoristrada.
Ossia: cosa fa di un
fuoristrada...un fuoristrada!
Per definire fuoristrada una vettura, essa deve necessariamente
possedere più che caratteristiche tecniche, vere e proprie capacità
operative. Mi spiego: non necessariamente le quattro ruote motrici
rendono adatta al fango una vettura, così come non necessariamente
la mole e le dimensioni fanno di un SUV un fuoristrada. Si potrebbe
affermare che il vero fuoristrada è quello che riesce a cavaresela
su ogni terreno. Molti credono che l'aspetto e le prerogative
meccaniche bastino a fare di un mezzo un fuoristrada, così come
tanti acquistano un SUV pensando di aver colto con una fava due
piccioni, ossia le prestazioni/comfort e la capacità all-terrain, ma
le cose stanno ben diversamente e lo potete chiedere a tutti i
proprietari di SUV rimasti impantanati nel fango, nella sabbia o
nella neve.
Comunque, da un punto di vista squisitamente tecnico, le principali
caratteristiche meccaniche e costruttive che accomunano la maggior
parte dei veri fuoristrada, distinguendoli dalle comuni vetture,
sono:
La trazione: due o quattro ruote motrici.
Nei fuoristrada la
trazione è integrale, di tipo permanente oppure inseribile a
comando, poiché permette una migliore trazione su fondi poco
aderenti o sdrucciolevoli, come terreni innevati, ghiacciati o
fangosi. Dal punto di vista meccanico la trazione integrale è
definita come “la ripartizione della coppia motrice di un veicolo a
motore effettuata su tutte le ruote di cui esso è dotato”. Nel caso
di veicoli a quattro ruote come le auto, in presenza di trazione
integrale essi vengono detti in gergo 4x4, o indicati con la sigla
inglese 4WD (four-wheel drive=quattro ruote motrici). Solitamente la
trazione integrale viene usata per agevolare la percorrenza di
terreni sconnessi, con forte pendenza o caratterizzati da una
ridotta aderenza come potrebbe essere una pista fangosa o una strada
innevata.
A seconda del modello e della sua filosofia costruttiva, ma anche
del tipo di uso per il quale è previsto, la trazione integrale può
essere inseribile o permanente. Alcuni modelli come le Land Rover
hanno la trazione integrale permanente, e la potenza viene sempre
ripartita su tutte le ruote del veicolo. Altri, come le giapponesi,
danno la possilibità di scegliere se viaggiare con la solo trazione
posteriore (oppure anteriore a seconda del modello) in maniera da
consumare meno su percorsi puramente stradali, inserendo poi la
trazione integrale solo in caso di vera necessità.
L'inserimento della trazione integrale avviene grazie
all'attivazione del differenziale centrale e può essere fatto, a
seconda del modello di vettura e della sua tecnologia, in vari modi.
Nei modelli più vecchi il guidatore usa un comando meccanico (di
solito è una seconda leva del cambio), in quelli più recenti si
serve di un comodo pulsante che mette in azione a sua volta comandi
elettrico-meccanici o elettro-idraulici. Il passaggio dalle due alle
quattro ruote motrici può anche essere deciso direttamente
dall'elettronica di bordo, come accade nei modelli dell'ultima
generazione. È infatti la perdita di aderenza delle due ruote che
normalmente sono in presa per via della trazione, segnalata al
computer centrale da appositi sensori, che fa decidere alla
centralina di comandare l'inserimento della trazione su tutte e
quattro le ruote. L'inserimento, e relativo disinserimento della
trazione integrale, nei modelli più vecchi doveva essere fatto da
fermo. Nei veicoli più moderni può essere fatto in movimento a patto
di restare al di sotto di una determinata soglia di velocità.
Il differenziale.
Nei veicoli a motore,
come automobili, camion e fuoristrada, il differenziale è un organo
meccanico di grande importanza per la stabilità e la maneggevolezza,
poiché a lui spetta il compito di distribuire equamente quello che i
tecnici chiamano “momento torcente”, presente tra le due ruote
motrici anche se queste ruotano a velocità diversa. Inutile scendere
nei dettagli tecnici riservati a ingegneri meccanici e fisici; basti
sapere che il differenziale serve a modulare la distribuzione della
potenza tra le due ruote, soprattutto quando si curva, per agevolare
marcia e manovrabilità. Per fare un esempio, i kart non hanno
differenziali e quindi il “momento torcente” risulta applicato in
maniera sempre uguale alle due ruote motrici, che sono infatti
bullonate all'asse, e ruotano sempre alla stessa velocità.
Se questa scelta tecnica non presenta problemi su percorsi
rettilinei, quando si deve fare una curva il problema si manifesta e
svela il bisogno del differenziale: la ruota esterna dovrebbe
infatti ruotare più veloce rispetto a quella interna perchè è
chiamata a percorrere una traiettoria curva più lunga rispetto
all'altra. Mancando il differenziale, questa variazione di velocità
non avviene e una delle due ruote (o a volte tutte e due!) finiscono
per slittare sulla strada. Questo consuma le gomme e tende a far
proseguire dritto il mezzo mancando di fatto la curva, cioè l'auto
tira verso l'esterno e non ne vuole sapere di curvare. Con il
differenziale che abbiamo sulle nostre auto è tutta un'altra cosa!
Ma nel caso una delle due ruote motrici resti impantanata nel fango
ecco che il differenziale diventa nostro nemico. Per via del suo
principio fisico di funzionamento, tenderà infatti scaricare tutta
la potenza proprio sulla ruota impantanata, lasciandoci così
bloccati.
Anche per questa ragione i fuoristrada hanno le quattro ruote
motrici, per fornire cioè un maggior numero di ruote in grado di
tirare; seppure una coppia di ruote dovesse essere fuori uso per via
del problema di cui sopra, ecco che avremo comunque l'altra.
Naturalmente questo discorso vale se abbiamo la possibilità di
intervenire sul differenziale centrale. Altrimenti, per lo stesso
principio che blocca la prima coppia di ruote, ecco che il
differenziale centrale tenderebbe a scaricare sulla coppia di ruote
in difficoltà tutta la potenza, togliendola a quella che invece
potrebbe fare presa. Esiste nei fuoristrada la possibilità di
bloccare i differenziali. Solitamente si tratta del differenziale
centrale, che viene comandato da un sistema a leva posto accanto al
cambio.
Ovviamente con il differenziale centrale bloccato si guida
discretamente bene in rettilineo, ma nelle curve ci vogliono cautela
e velocità ridottissima. Alcuni fuoristrada hanno la possibilità di
bloccare anche i differenziali anteriore e/o posteriore, una
peculiarità che si rivela molto efficace per tirarsi fuori da
situazioni estreme. Questa possibilità di blocco può essere anche
aggiunta in un secondo tempo installando speciali differenziali
bloccabili con sistema pneumatico, ma sono soluzioni costose e
necessarie solo se si fa fuoristrada veramente estremo.
Altezza da terra
I fuoristrada hanno una
maggiore altezza della carrozzeria da terra rispetto ad un normale
veicolo e questo si rende necessario per poter superare più
agevolmente gli ostacoli, oltre a ridurre le possibilità di contatto
con le asperità e le sporgenze del terreno accidentato. Due sono le
altezze da terra di cui bisogna tenere conto: quella del
differenziale e quella della carrozzeria.
L'altezza del differenziale da terra influisce sulla
possibilità di percorrere terreni con asperità sporgenti: più si è
alti e meno si rischia di toccare pietre sporgenti o altri ostacoli
che dovesse sbucare dal terreno. Naturalmente i differenziali
possono essere protetti con appositi gusci metallici rinforzati, ma
è ovvio che l'altezza effettiva rappresenta un limite da tenere
presente. Essa può essere leggermente aumentata facendo ricorso a
pneumatici più alti, compatibilmente con la lista di quelli che
possono essere legalmente montati su quel modello (lista scritta sul
iibretto di circolazione).
L'altezza della carrozzeria da terra è invece importante per
superare gli ostacoli e i guadi. La carrozzeria poggia in definitiva
sul resto grazie a un sistema di molle e ammortizzatori; più essi
sono alti, più la vettura si solleva da terra. Quando si deve
guadare un fiume è proprio questa altezza ad essere importante per
stabilire quanta profondità si possa affrontare senza riempire
l'auto d'acqua (fermo restando ovviamente che motore e sistemi
meccanici devono essere stagni, e che le prese d'aria devono avere
captazioni alte e sfiati). Altro elemento sul quale influisce
fortemente l'altezza della carrozzeria da terra è la capacità di
affrontare ostacoli come fossati o dossi.
Più la carrozzeria è alta maggiore è l'angolo di attacco del
veicolo. Solitamente tutti i fuoristrada sono già abbastanza alti da
terra, ma se non dovesse bastare si possono sostituire
ammortizzatori e molle con altri più alti, e addirittura aggiungere
spessori per aumentare maggiormente l'altezza. Naturalmente ogni
cosa ha il suo rovescio della medaglia; alzare la carrozzeria da
terra diminuisce la stabilità del fuoristrada in marcia e aumenta il
beccheggio in viaggio.
Carrozzeria
La carrozzeria dei fuoristrada è fatta in maniera diversa da quella delle vettura. Mentre queste ultime hanno una scocca portante rinforzata, detta cellula, rivestita poi dai pannelli della carrozzeria, i fuoristrada seri hanno un telaio in traverse metalliche che regge motore, cambio, differenziali e ruote, e su di essa poggia la carrozzeria mediante molle e ammortizzatori. Si tratta di una soluzione di grande robustezza, in grado di garantire maggiore durata e migliori prestazioni in fuoristrada. In caso di incidente però ha i suoi contro. Se un fuoristrada potrebbe cavarsela meglio nell'urto contro una normale vettura, proprio per via della sua struttura a telaio, in caso di urto contro un'ostacolo fisso come un albero la situazione sarebbe diversa, e la mancanza di una cellula deformabile ad assorbimento progressivo come esiste nelle auto renderebbe l'impatto più duro con ripercussioni dolorose e pericolose sui passegeri.
Angoli tecnici
Il discorso degli angoli
tecnici (nulla a che fare con gli spigoli della carrozzeria,
ovviamente) è assai importante per un fuoristrada e si collega per
certi versi all'altezza da terra della carrozzeria e alla sua
conformazione. Tre sono i parametri funzionali di un fuoristrada
detti angoli: il primo è l'angolo di attacco, dato dall'ampiezza
dello sbalzo anteriore. Esso viene calcolato in base della misura di
quanto sporgono frontalmente il paraurti e la carrozzeria rispetto
alla ruota e alla loro altezza da terra. Questo parametro è
importante nel caso ci sia da salire su un pendio o superare un
dosso di terra. Se dal piano con inclinazione zero della strada si
giunge improvvisamente davanti a un pendio, come potrebbe essere
appunto un dosso di terra, la gomma deve poterlo toccare prima di
ogni altra parte del fuoristrada. Solo così può iniziare a salirvi
sollevando progressivamente il muso della vettura.
Se avvicinandosi al dosso il paraurti tocca per primo il dosso, la
vettura si punta e non riusciremo mai ad arrivare con la ruota.
Questo vuol dire che l'angolo di attacco del nostro fuoristrada è
troppo basso per quel pendio. Se potessimo sollevare la carrozzeria
da terra o arretrare il paraurti ecco che riusciremo ad avanzare
quel tanto da far arrivare la gomma sul dosso e iniziare a salirvi.
L'angolo di uscita funziona grossomodo allo stesso modo, solo che
non si riferisce più al frontale della vettura, bensi al retro, e
dipende dalla misura dello sbalzo posteriore.
L'angolo di rampa è dato invece dalla distanza tra gli assi e
dall'altezza dell'albero di trasmissione. Da esso dipende la
capacità del fuoristrada di superare le cosiddette “schiene d'asino”
ossia la parte tondeggiante centrale e sommitale di un dosso. Più
gli assi sono lontani tra loro maggiore è il rischio che, una volta
saliti in cima al dosso, si resti bloccati perchè il differenziale
centrale andrà a toccare sul vertice del dosso. Più gli assi sono
ravvicinati maggiore è la capacità del nostro fuoristrada di
cavarsela in certe situazioni. Questo valore va conosciuto molto
bene, ma non tanto nel suo dato numerico, bensì negli effetti
pratici. Potrebbe essere infatti imbarazzante superare un dosso e
scoprire solo una volta arrivati in cima che il nostro angolo di
rampa è insufficiente dal fatto che si è rimasti bloccati.
Prese d'aria o snorkel
Questo discorso non vale per tutti i fuoristrada, almeno nei modelli di serie, ma generalmente molti di essi adottano comunque soluzioni migliorative in questo senso. Parliamo della presenza di prese d'aria protette per la captazione dell'aria necessaria all'alimentazione del motore, dette tecnicamente snorkel, e di una serie di accorgimenti volti a proteggere l'impianto elettrico dall'acqua. Ci sono poi una serie di protezioni ulteriori poste sulla carrozzeria per essere equipaggiati in maniera tale da evitare l'ingresso dell'acqua durante un guado che dovesse portare l'acqua al di sopra del livello di base degli sportelli.
Pneumatici adeguati
I pneumatici dei
fuoristrada devono essere adatti allo scopo. Solitamente hanno una
scolpitura più pronunciata ed articolata per migliorare al massimo
la presa delle gomme su fondi viscidi o friabili. I pneumatici hanno
una importanza fondamentale per un fuoristrada, molto più di quanto
tanti pensino. Ogni terreno in realtà vorrebbe la sua gomma, con la
sua larghezza e con il suo disegno. Naturalmente sono pochi quelli
che useranno il fuoristrada solo e sempre su un terreno, per cui
sono spesso necessarie soluzioni intermedie e all-terrain. Chi usa
il fuoristrada spesso su strade asfaltate dovrebbe prima chiedersi
perchè mai ha comprato un fuoristrada piuttosto che una station
wagon, e poi montare gomme prevalentemete stradali, con tassellatura
minima e scolpitura adatta alla strada e adeguata alla pioggia.
Sul bagnato il fuoristrada non è una normale utilitaria, e richiede
attenzione maggiore, soprattutto se è un trazione posteriore con le
quattro inseribili: fondamentale avere buone gomme adatte alla
pioggia. Sul fango e sulla neve sono consigliabili gomme strette e
tassellate, mentre sulla sabbia vanno meglio gomme larghe con ampia
superficie d'appoggio. Esistono gomme speciali per terreni rocciosi
o molto fangosi, ma sono appunto gomme speciali, che nell'uso
normale garantiscono prestazioni assai ridotte. Alcune gomme di
questo genere, ad esempio, hanno forte presa sul terreno durante la
marcia avanti, ma alcuna presa in caso di marcia indietro; e per
marcia indietro si intende anche un eventuale scivolamento indietro
verso valle! Altre hanno tenuta laterale assia scarsa, e questo può
rilevarsi pericolo in caso di passaggi su pendii inclinati.
Cambio con marce ridotte
Il cambio dei fuoristrada
è dotato di uno speciale riduttore dei rapporti, detto appunto delle
“marce ridotte” che agevola il superare di forti pendenze, sia in
salita che in discesa. In pratica si tratta di una ulteriore
riduzione meccanica imposta al cambio normale, che fa in maniera da
ridurre ulteriormente i rapporti delle marce. Esempio banale. Se un
prima a 2000 giri si fanno i 30 all'ora, inserendo le ridotte in
prima a 2000 giri si fanno i 10 all'ora. Tutti i tecnici staranno
già rabbrividendo, ma credo che l'esempio per raccapricciante che
sia chiarisca anche ai meno esperti l'effetto che si ottiene
inserendo le ridotte.
Queste marce si inseriscono mediante una leva posta accanto al
cambio e solitamente si tratta di una operazione che va fatta da
fermi. Le ridotte sono molto importanti nel caso di ripide salite,
come è facile intuire, ma sopratutto in caso di discese altrettanto
impegnative. Le ridotte permettono infatti un efficace ricorso al
freno motore, che mantiene costante la velocità di discesa senza
surriscaldare i freni. Le ridotte si utilizzano anche sui terreni
poco aderenti per dare maggiore morbidità alla presa delle ruote.
Link utili al mondo dei 4x4 e fuoristrada