I cambi semiautomatici si collocano all’incrocio tra il controllo del conducente e l’automazione, offrendo il meglio dei cambi sia manuali che automatici. Per capire davvero come funziona un cambio semiautomatico, è utile ripassare innanzitutto i fondamenti di un tradizionale cambio manuale.
Come funziona un cambio manuale: le basi
Un tradizionale cambio manuale è costruito attorno a due alberi principali:
- Albero primario (motore) — riceve la coppia dal motore tramite l’ingranaggio della frizione
- Albero secondario (condotto) — trasferisce la coppia convertita alle ruote motrici
Entrambi gli alberi portano ingranaggi che si ingranano a coppie. Sull’albero primario gli ingranaggi sono fissati rigidamente; su quello secondario ruotano liberamente. In folle, tutti gli ingranaggi secondari ruotano senza trasferire coppia alle ruote.
Durante il cambio di marcia, il conducente preme la frizione per scollegare l’albero primario dal motore. Spostando la leva del cambio si muovono lungo l’albero secondario dei dispositivi speciali chiamati sincronizzatori. Una frizione del sincronizzatore blocca quindi rigidamente l’ingranaggio interessato sull’albero. Una volta rilasciata la frizione, la coppia fluisce attraverso l’ingranaggio bloccato al rapporto scelto, proseguendo verso la trasmissione finale e le ruote. Per mantenere il cambio compatto, l’albero secondario è spesso suddiviso in due parti, distribuendo gli ingranaggi condotti su entrambe le metà.
Come funziona un cambio semiautomatico
Un cambio semiautomatico segue esattamente gli stessi principi meccanici, con una differenza fondamentale: sono gli attuatori servoassistiti a gestire la frizione e la selezione delle marce al posto del conducente. Questi attuatori comprendono in genere:
- Un motore elettrico passo-passo con riduttore
- Un servocomando per l’azionamento della frizione
- Attuatori idraulici in alcune configurazioni
Una centralina elettronica (ECU) coordina l’intero processo. Quando viene comandato un cambio di marcia:
- Il primo servocomando preme la frizione
- Il secondo servocomando porta i sincronizzatori sulla marcia desiderata
- Il primo servocomando rilascia lentamente la frizione
Questo elimina del tutto la necessità del pedale della frizione. In modalità automatica, il computer di bordo attiva i cambi di marcia in base alla velocità del veicolo, al numero di giri del motore e ai dati provenienti da sistemi come ESP e ABS. In modalità manuale, il conducente comanda i cambi tramite il selettore del cambio o le palette al volante.
Lo svantaggio: la mancanza di feedback della frizione
Il punto debole principale di un cambio semiautomatico è l’assenza di un feedback tattile della frizione. Un conducente esperto può percepire esattamente quando i dischi della frizione si innestano e modulare di conseguenza la transizione. L’elettronica, invece, deve adottare un approccio più prudente, tenendo la frizione aperta più a lungo per evitare strappi e prevenire l’usura. Il risultato sono interruzioni di potenza percepibili durante l’accelerazione.
L’unica soluzione concreta è ridurre i tempi di cambiata, ma ciò aumenta direttamente il costo dell’unità: un compromesso che limita l’impiego dei cambi semiautomatici nelle applicazioni economiche.
La rivoluzione DCT: il cambio a doppia frizione spiegato
Il cambio a doppia frizione (DCT), comparso nei primi anni ’80, ha risolto queste carenze con un’ingegnosa svolta meccanica. Prendiamo come esempio emblematico il DSG a 6 rapporti della Volkswagen. È dotato di:
- Due alberi secondari con ingranaggi condotti e sincronizzatori
- Due alberi primari — uno inserito nell’altro, come una matrioska russa
- Due frizioni multidisco separate, una per ciascun albero primario
Ecco come sono distribuite le marce:
- Albero primario esterno: 2ª, 4ª e 6ª marcia
- Albero primario interno: 1ª, 3ª, 5ª e retromarcia
Ecco cosa rende il DCT così veloce: mentre l’auto procede in 1ª marcia (albero interno, prima frizione chiusa), l’elettronica preseleziona contemporaneamente la 2ª marcia sull’albero esterno, anche se quella frizione resta aperta. Per questo i DCT vengono chiamati anche cambi a preselezione.
Quando arriva il momento della cambiata, la prima frizione si apre e la seconda si chiude simultaneamente. La coppia si trasferisce all’albero esterno e alla 2ª marcia, quasi senza interrompere il flusso di potenza. Il risultato è impressionante: la Golf DSG cambia marcia in appena 8 millisecondi, rispetto ai 150 ms della Ferrari Enzo.
DCT vs. semiautomatico: le differenze principali
- Velocità: il DCT cambia marcia in pochi millisecondi a una cifra; i cambi semiautomatici richiedono tempi notevolmente più lunghi
- Fluidità: le transizioni del DCT sono pressoché impercettibili grazie alle marce preselezionate; i semiautomatici possono produrre cali di potenza avvertibili
- Efficienza: i DCT sono più efficienti nei consumi rispetto ai cambi automatici tradizionali
- Costo: entrambe le tecnologie comportano un sovrapprezzo, anche se i DCT sono diventati più accessibili nel tempo
- Capacità ad alta coppia: i primi DCT faticavano nelle applicazioni ad alta coppia, un limite risolto dal DSG di Ricardo montato sulla Bugatti Veyron da 1.000 CV
Chi usa il DCT oggi?
I cambi a doppia frizione non sono più esclusiva dei veicoli del Gruppo Volkswagen. Oggi la tecnologia DCT è utilizzata da:
- BMW
- Ford
- Mitsubishi
- FIAT
- Porsche — un marchio noto per adottare solo tecnologie collaudate nel tempo
Nel frattempo, i cambi semiautomatici continuano a dominare il segmento delle supercar, anche se pure qui il divario si sta riducendo. Il cambio robotizzato della Ferrari 599 GTB Fiorano, ad esempio, cambia marcia in appena alcune decine di millisecondi, surclassando ampiamente sistemi semiautomatici più economici come l’Easytronic della Opel.
Il futuro dei cambi automobilistici
Gli analisti del settore prevedono che DCT e CVT (cambio a variazione continua) diventeranno le tipologie di cambio dominanti nei prossimi anni. Il cambio manuale — definito dal suo pedale della frizione — sta lentamente scomparendo, anche dalle auto sportive orientate alle prestazioni. Con l’avanzare dei sistemi di assistenza alla guida e dell’automazione, lo spostamento verso la comodità non fa che accelerare.
Questa è una traduzione. Puoi leggere l’originale qui: https://www.drive.ru/technic/4efb332e00f11713001e3f50.html
Pubblicato Novembre 18, 2021 • 5m da leggere
