Classe CLS 4MATIC, eccellente stabilità di marcia e massima sicurezza

Mercedes-Benz è da anni uno dei principali produttori a livello mondiale di vetture a trazione integrale del segmento premium. Dall’introduzione di Classe M nel 1997, la produzione è cresciuta in modo esponenziale. Attualmente Mercedes-Benz vanta una gamma di 65  modelli disponibili anche a trazione integrale 4MATIC. Uno dei principali motivi del successo sul mercato di questi modelli è rappresentato dalle straordinarie prestazioni su fondo innevato o ghiacciato, e in tutte le altre situazioni con condizioni di aderenza critiche: elevata trazione, eccellente stabilità di marcia e massima sicurezza, uniti ad uno straordinario livello di comfort. Il sistema 4MATIC debutta oggi anche su CLS. L’affascinante Coupé a quattro porte è, infatti, disponibile per la prima volta a trazione integrale sui modelli CLS 350 CDI 4MATIC BlueEFFICIENCY e CLS 500 4MATIC BlueEFFICIENCY. CLS 4MATIC: eleganza, sportività e massima sicurezza, anche nella stagione invernale. Mercedes-Benz raggiunge la dinamicità di guida tipica di CLS grazie all’assetto DIRECT CONTROL con ammortizzatori adattivi per una regolazione ottimale della rigidità delle sospensioni. Il sistema DIRECT CONTROL, ottimizzato nel peso e composto da sospensioni anteriori a tre bracci e sospensioni posteriori multilink indipendenti, attua una regolazione selettiva delle sospensioni, adattando automaticamente l’ammortizzazione alle diverse situazioni di guida ed aumentando sensibilmente il comfort di guida. Il sistema di sospensioni pneumatiche, a richiesta per CLS 350 CDI 4MATIC BlueEFFICIENCY e di serie su CLS 500 4MATIC BlueEFFICIENCY, è abbinato ad un sistema di smorzamento elettronico a variazione continua che, elaborando una serie di segnali provenienti dai sensori, controlla ogni ruota separatamente. In questo modo, al volante di Mercedes-Benz Classe CLS oltre a godere di un eccezionale comfort di marcia si può contare su sicurezza attiva ed agilità sportiva di livello superiore. La stabilità di marcia e la sicurezza attiva si confermano, infatti, assolute priorità. Il meccanismo di base del sistema 4MATIC, con la coppia ripartita fra avantreno e retrotreno con un rapporto di 45:55 e la frizione di bloccaggio a lamelle sul differenziale centrale con effetto bloccante di 50 Nm, offre una soluzione ottimale. Questa concezione di base consente elevati livelli di trazione, in quanto la variazione dinamica di carico generata in fase di accelerazione verso l’asse posteriore viene sfruttata per ottenere una maggiore coppia motrice in questo punto. Inoltre, la frizione di bloccaggio a lamelle consente di spostare la coppia motrice in misura variabile tra avantreno e retrotreno, qualora le condizioni stradali lo richiedano.

In questo modo l’intervento dei sistemi elettronici di regolazione ESP®, 4ETS o ASR può subentrare il più tardi possibile e gran parte della coppia motrice essere utilizzata per garantire massima aderenza anche su fondo stradale sdrucciolevole. Tutti gli interventi di regolazione sono quasi impercettibili. Ciononostante il guidatore avverte immediatamente quando ci si avvicina ai valori limite. In tal caso sulla strumentazione lampeggia un simbolo giallo di avvertimento, segnale inequivocabile che indica la necessità di un adeguamento dello stile di guida alle condizioni stradali.

La configurazione come sistema meccanico permanente presenta notevoli vantaggi rispetto ad altri sistemi che, per attivare la trazione integrale, devono prima diagnosticare un’insufficiente aderenza delle ruote e solo successivamente inserire la modalità 4x4. Questo intervallo di tempo viene sfruttato invece dal sistema 4MATIC della vettura per trasmettere la coppia motrice attraverso le ruote al fondo stradale. La catena cinematica 4MATIC di CLS rappresenta uno dei sistemi di trazione integrale più efficienti al mondo, con dispositivi di regolazione considerati avveniristici. Grazie alla concezione di base compatta, leggera ed ottimizzata in termini di attrito, con il motore longitudinale ed il gruppo di trasmissione principale con ripartitore di coppia integrato, si ottengono diversi vantaggi rispetto ad altri sistemi con un gruppo propulsore montato trasversalmente. Di conseguenza i consumi risultano compresi, in relazione al modello, tra 0,2 e 0,6 l/100 km e pertanto superiori rispetto a quelli di una vettura paragonabile a trazione posteriore . Comfort di marcia e silenziosità raggiungono poi livelli in grado di soddisfare pienamente le aspettative di una clientela esigente come quella marchio con la Stella.

Trazione integrale 4MATIC: massima tenuta di strada su neve e ghiaccio. Durante la marcia in condizioni invernali, i modelli con sistema di trazione integrale 4MATIC sono in grado di garantire una trazione ottimale. Il sistema rileva infatti automaticamente determinate condizioni del fondo stradale ed influisce sugli interventi del sistema di controllo elettronico della trazione integrale 4ETS, in modo tale da garantire la massima capacità di accelerazione possibile in presenza di un minimo slittamento delle ruote, ottenendo così la massima stabilità di marcia. Questa strategia consente alla vettura di partire anche nelle condizioni più avverse come, ad esempio, quando un della vettura si trova su una pendenza ghiacciata (il cosiddetto “µ-split”) o entrambe le ruote dell’avantreno o del retrotreno presentano una scarsa aderenza al terreno (“µ-jump”).

Su strade tortuose ricoperte di neve e ghiaccio, la stabilità della vettura viene assicurata prevalentemente dal sistema di regolazione della coppia del motore, integrato nel sistema antislittamento (ASR). Le soglie di regolazione dell’ASR vengono adeguate alla situazione di marcia in funzione della dinamica longitudinale e trasversale della vettura, costantemente rilevata dai sensori dell’ESP®. Per garantire condizioni di elevata stabilità, la forza longitudinale in curva deve essere regolata tramite la regolazione della coppia del motore in modo tale che risulti sempre disponibile una riserva adeguata di forza trasversale. Per rispettare queste leggi fisiche, ad esempio in curva su un fondo stradale scivoloso, le soglie per la regolazione della coppia del motore sulle ruote esterne alla curva vengono notevolmente ridotte, affinché gli pneumatici possano sviluppare sufficienti forze trasversali.

Mercedes offre 4MATIC su 65 modelli di vetture. L’offerta con trazione integrale di Mercedes-Benz comprende ben 65 modelli in undici Classi e si distingue per una grande varietà di scelta: oltre a Classe E ed a Classe C disponibili sia in versione Berlina che Station-Wagon, la gamma dei modelli 4MATIC si estende anche a Classe S, la Coupé di lusso CL, Classe CLS e Classe R. L’offerta si completa infine con il SUV compatto Classe GLK, Classe GL ed alla nuova generazione di Classe M. Una ricca gamma che trova la sua massima espressione con la Classe G, da oltre 30 anni vera e propria icona off-road. 108 anni di tradizione Mercedes-Benz nel campo della trazione integrale. L’elevata competenza degli ingegneri Mercedes nello sviluppo di sistemi di trazione integrale innovativi non è frutto di improvvisazione: la storia della trazione integrale di Mercedes-Benz ha inizio nel lontano 1903. Da allora vale il seguente principio: quando si tratta di avanzare meglio e con più sicurezza su terreni impervi, la trazione integrale è la tecnica migliore. Nel corso dei decenni, questa tecnica viene adottata con successo su diversi modelli Mercedes-Benz, sia vetture che veicoli industriali. Alcuni tipi, come Classe G o Unimog, si sono guadagnati fama mondiale.

Tuttavia il sistema a trazione integrale presenta vantaggi anche sull’asfalto, per la guida di tutti i giorni, come dimostrano le berline 4MATIC di Mercedes-Benz. L’innovativo sistema di trazione ha debuttato nel 1987 su Classe E, serie W 124. Il sistema 4ETS è stato utilizzato per la prima volta nel 1997 su Classe M. Mercedes-Benz vanta la maggiore esperienza nel campo dei sistemi di controllo elettronico di tutto il panorama automobilistico. Eccellente trazione, massima sicurezza di marcia e il tradizionale comfort Mercedes-Benz. La trazione integrale 4MATIC si dimostra efficace in condizioni atmosferiche impegnative come pioggia, neve e ghiaccio, ma anche in fase di accelerazione, in curva e su fondi stradali con bassa aderenza. La trazione integrale a gestione elettronica offre una stabilità ancora maggiore ed aiuta il guidatore nel controllo della vettura in presenza di situazioni limite. Inoltre, la 4MATIC assicura elevati livelli di trazione anche nell’esercizio con rimorchio.

Un sofisticato assetto di avantreno e retrotreno, il pacchetto AGILITY-CONTROL con sospensioni selettive regolabili in funzione della situazione di marcia, e l’accurata armonizzazione di molle ed ammortizzatori delle versioni a trazione integrale corrispondondono essenzialmente a quelli adottati dai modelli a trazione posteriore. Un altro vantaggio del sistema 4MATIC, particolarmente importante sotto l’aspetto del comfort, è la rinuncia ai bloccaggi del differenziale di tipo tradizionale, che in altre vetture a trazione integrale influiscono notevolmente su guidabilità e maneggevolezza.

Ripartitore di coppia integrato nel cambio automatico 7G-TRONIC PLUS. La trazione integrale 4MATIC di ultima generazione si caratterizza per un sovrappeso contenuto in soli 60-70 chilogrammi (in base al modello) ed una struttura compatta con uno spazio di alloggiamento laterale notevolmente ridotto nel settore del ripartitore di coppia. Questa soluzione non richiede alcuna modifica alla scocca e non limita in alcun modo lo spazio nel vano piedi del passeggero anteriore. Inoltre, la struttura compatta contribuisce a limitare ulteriormente rumori e vibrazioni. Ulteriori vantaggi consistono in un elevato grado di rendimento finalizzato a contenere i consumi, una migliore potenza specifica dei componenti della catena cinematica ed un’ottima capacità di erogazione di coppia e potenza.

Il ripartitore di coppia è integrato direttamente nel cambio 7G-TRONIC PLUS. Questo componente consiste in un differenziale centrale con ingranaggi epicicloidali e due ruote dentate coniche che costituiscono l’uscita laterale sull’avantreno. Il differenziale centrale determina la nuova ripartizione della coppia tra asse anteriore ed asse posteriore con un rapporto di 45:55. Nel differenziale centrale, il portasatelliti provvede all’uscita verso l’asse posteriore, mentre l’ingranaggio centrale garantisce la trasmissione della coppia all’avantreno attraverso la presa di forza secondaria. Il rapporto con cui la coppia viene ripartita dall’ingranaggio principale si ottiene dal rapporto tra la dentatura della scatola planetaria e quella dell’ingranaggio centrale nel differenziale a gruppi epicicloidali: durante la marcia in rettilineo, gli alberi di entrata e di uscita del treno epicicloidale girano alla stessa velocità; solo quando si verifica una differenza nel numero di giri delle ruote dell’asse anteriore e posteriore (ad esempio in curva) ha luogo un movimento relativo tra l’ingranaggio centrale ed il portasatelliti, che determina la compensazione del numero di giri. Al fine di garantire minimi livelli di rumorosità, gli ingranaggi del differenziale a gruppi epicicloidali hanno una dentatura obliqua.

Presa di forza migliorata per un rendimento ancora più elevato. Un’ulteriore particolarità del nuovo concetto di catena cinematica consiste nella presa di forza laterale estremamente compatta verso il differenziale dell’asse anteriore, con un funzionamento monostadio che permette di risparmiare un gruppo completo di ingranaggi rispetto al precedente sistema 4MATIC. Inoltre, il giunto cardanico posteriore è integrato nell’ingranaggio della presa di forza. Questa struttura ottimizzata per garantire un minimo ingombro consente di posizionare la trasmissione cardanica all’avantreno in prossimità del cambio, senza che ciò richieda alcuna modifica alla scocca.

Il rendimento notevolmente migliorato del nuovo sistema di trazione integrale 4MATIC ed i consumi ridotti rispetto al precedente si basano fondamentalmente sull’eliminazione di uno stadio di ingranaggi nella presa di forza del ripartitore di coppia e su un’alimentazione dell’olio ulteriormente perfezionata. Infatti, grazie alla struttura integrata, il gruppo di trasmissione principale ed il ripartitore di coppia dispongono di un sistema di lubrificazione comune. Attraverso una ramificazione supplementare della tubazione esterna di alimentazione dell’olio, ogni minuto affluiscono circa 100 millilitri di olio fresco nel ripartitore di coppia. Grazie al continuo afflusso di olio pulito, nella camera della presa di forza si crea una riserva, costantemente controllata e regolata nel livello. Inoltre, la struttura integrata del ripartitore di coppia contribuisce a creare un’elevata frequenza propria di flessione del gruppo motore-cambio, un fattore che riduce sensibilmente rumorosità e vibrazioni della catena cinematica. Tutto ciò, unito ad un sistema di supporti del motore altrettanto ottimizzato, ha consentito agli ingegneri Mercedes di raggiungere nell’abitacolo livelli di comfort acustico paragonabili a quelli dei modelli a trazione posteriore.

Frizione a lamelle con effetto bloccante fra avantreno e retrotreno. Una novità della nuova trazione integrale Mercedes-Benz è rappresentata dalla frizione a lamelle a due dischi collocata sul differenziale, tra l’ingranaggio planetario centrale ed il portasatelliti, che determina un effetto bloccante di base di circa 50 Nm tra asse anteriore e posteriore. Il principio di funzionamento è il seguente: il gruppo di lamelle è precaricato con una tensione permanente per mezzo di una molla a tazza. In caso di slittamento delle ruote su uno dei due assali, a seguito del movimento relativo delle lamelle viene trasmesso un momento di attrito dall’asse che gira più velocemente verso quello con una rotazione più lenta.

Grazie a questo principio di spostamento variabile dei momenti tra asse anteriore e posteriore è stato possibile migliorare ulteriormente trazione e stabilità di marcia dei modelli 4MATIC. In particolare, il supporto alla trazione offerto dalla frizione a lamelle a due dischi appare evidente nelle condizioni di basso attrito fra pneumatici e fondo stradale, poiché, in presenza di un coefficiente di attrito fra pneumatico e fondo stradale inferiore a µ = 0,3 (più o meno equivalente a quello causato dalla neve), la frizione blocca meccanicamente la catena cinematica con un moderato processo di avanzamento. In questo modo si evita lo slittamento delle ruote, prevenendo il cosiddetto “effetto lucidatura” che comporta una riduzione del coefficiente di attrito. Un altro vantaggio della frizione a lamelle a due dischi consiste in un ulteriore miglioramento del comportamento dei modelli 4MATIC durente le variazioni di carico.

Il differenziale anteriore del modelli 4MATIC è un gruppo monostadio con tecnologia “Fuel Economy”. Il componente è quindi caratterizzato da supporti a bassa perdita di attrito, con un sistema di lubrificazione fluido ed una dentatura ottimizzata ai fini del rendimento. Trattandosi di un “Hang-on-Unit” (“gruppo sospeso”), il differenziale anteriore è fissato mediante viti alla coppa dell’olio motore e al supporto destro del motore. La trasmissione della coppia dal differenziale anteriore al semiasse anteriore sinistro è affidata ad un albero intermedio, che passa attraverso un canale incapsulato interno alla coppa dell’olio motore. Il semiasse destro è collegato direttamente al differenziale anteriore per mezzo di una dentatura ad innesto.

La configurazione monostadio del ripartitore di coppia ha consentito di posizionare la corona conica del differenziale anteriore lateralmente al motore. A seguito di questa nuova disposizione degli elementi della trasmissione si è ottenuto uno spazio sufficiente per alloggiare i supporti anteriori del motore direttamente sopra i semiassi, invece che davanti alle relative articolazioni, come sul modello precedente. Di conseguenza i supporti del motore di nuova concezione, creati specificatamente per la trazione integrale, hanno una struttura estremamente compatta e rigida, che tra l’altro si riflette positivamente su rumorosità e vibrazioni.

Sistema di trazione elettronico al posto dei bloccaggi del differenziale. Al posto dei tradizionali bloccaggi del differenziale, il 4MATIC utilizza il sistema di controllo elettronico della trazione 4ETS, un componente aggiuntivo dell’Electronic Stability Program (ESP®), anch’esso perfezionato ed in grado di ottenere una capacità di trazione ancora migliore, a fronte di un maggiore comfort. Il sistema 4ETS interviene automaticamente quando una o più ruote perdono aderenza al fondo stradale. In questo caso, il 4ETS frena automaticamente ogni singola ruota, aumentando contemporaneamente la coppia alle ruote con una trazione sufficiente. Grazie a questi impulsi frenanti inviati in pochi millesimi di secondo si ottiene lo stesso effetto di tre bloccaggi del differenziale.

Asse posteriore: in caso di slittamento, il sistema invia un impulso frenante dosato alla ruota interessata e trasmette una coppia motrice di misura corrispondente all’altra ruota posteriore. Questo corrisponde alla funzione svolta da un bloccaggio del differenziale posteriore. Asse anteriore: lo stesso principio dell’asse posteriore vale anche per le ruote anteriori, quindi il 4ETS sostituisce anche il bloccaggio anteriore.

Bloccaggio centrale: in caso di slittamento di entrambe le ruote sull’asse posteriore, il sistema provvede a frenarle contemporaneamente, mentre il ripartitore di coppia del sistema 4MATIC compensa la differenza nel numero di giri tra avantreno e retrotreno. In questo modo, il 4ETS svolge la funzione di un differenziale autobloccante centrale.

Inoltre, gli impulsi frenanti automatici del sistema 4ETS variano in base alla velocità di marcia della vettura: - a bassa velocità è possibile un intervento frenante su tutte le ruote. In questo modo il 4ETS ottiene l’effetto di tre bloccaggi del differenziale e assicura la massima trazione; - a media velocità la pressione frenante sulla ruota non soggetta a slittamento è limitata, per non compromettere la stabilità di marcia. Se entrambe le ruote posteriori non presentano più alcuna aderenza al fondo stradale, la frenata avviene in sincronia: in questo ambito quindi la stabilità di marcia è prioritaria rispetto alla trazione; - a alta velocità il 4ETS dosa la pressione frenante su entrambe le ruote posteriori in modo sincronizzato, anche se è soltanto una delle due a slittare. Contemporaneamente, il sistema rinuncia ad inviare impulsi frenanti all’asse anteriore, per ottenere la massima stabilità di marcia possibile.

Attraverso un costante perfezionamento dei sistemi di controllo della trazione e antislittamento (ASR), gli ingegneri Mercedes-Benz hanno migliorato il processo di regolazione in modo tale da consentire un rilevamento più accurato di determinate situazioni come, ad esempio, quella in cui le ruote slittano unilateralmente nella fase di spunto. L’obiettivo è incrementare ulteriormente la capacità di accelerazione in presenza di un minimo slittamento delle ruote. La regolazione antislittamento si adatta costantemente alla situazione di marcia attuale e riduce, ad esempio in curva su un fondo stradale scivoloso, le soglie per la regolazione della coppia del motore, al fine di garantire la stabilità della vettura.

Il sistema è anche in grado di abbassare le soglie di regolazione per gli impulsi frenanti in curva su fondo asciutto. In questo modo si ottiene un perfetto equilibrio tra migliore trazione possibile ed elevata stabilità di marcia in qualsiasi situazione. Come per tutti i sistemi di sicurezza attiva Mercedes-Benz, anche con il 4MATIC il guidatore percepisce immadiatamente l’approssimarsi di una situazione limite. In questo caso, sul quadro strumenti si accende una spia gialla, un segnale inequivocabile che suggerisce di adeguare lo stile di guida alle condizioni stradali.