L’ABC del cambio automatico: il doppia frizione o “DCT”

Tecnologia
10 giugno 2016
Cominciamo l’analisi dei cambi automatici con un approfondimento sul doppia frizione: vediamone funzionamento, vantaggi e svantaggi.

Dopo aver introdotto le diverse tipologie di cambio automatico che vengono comunemente utilizzate nelle automobili (qui l'articolo), iniziamo ad analizzare il cambio a doppia frizione, uno dei più diffusi e sviluppati negli ultimi anni, soprattutto quando si parla di vetture sportive. 

IL FUNZIONAMENTO - Il Dual Clutch Transmission, noto anche con la sigla “DCT”, è un sistema di trasmissione che - come suggerisce proprio il nome - sfrutta la presenza di due frizioni separate per collegare il motore agli alberi su cui sono installati gli ingranaggi dei vari rapporti del cambio. Questa tecnologia funziona grazie a due alberi coassiali (uno interno pieno e uno esterno cavo) che sono collegati rispettivamente alle due frizioni. Su uno degli alberi vengono montati gli ingranaggi dei rapporti dispari (solitamente 1, 3, 5 per un automatico a sei rapporti), mentre sull’altro sono presenti quelli pari (2, 4, 6, immagine qui sopra). Se il numero di marce aumenta, aumentano anche le coppie di ingranaggi disponibili; la retromarcia è montata su uno dei due alberi ed è dotata di un ulteriore albero per l’inversione del senso di rotazione. Gli alberi ruotano contemporaneamente, ma solo uno dei due, quello che di volta in volta è collegato alla frizione che in quel momento è in posizione “chiusa”, trasmette la potenza del motore ad uno dei due alberi di uscita (paralleli tra loro, uno per i rapporti pari e l’altro per quelli dispari).

Intanto il secondo l’albero di uscita su cui sono montati gli ingranaggi ruota e il selettore automatico inizia a inserire il rapporto successivo (quello che il cervello elettronico ritiene più adatto alla situazione). La cambiata vera e propria, poi, consiste nell’apertura della prima frizione e successiva chiusura della seconda, fenomeno che avviene in tempi decisamente rapidi (ormai inferiori ai 30/40 millisecondi). Con un procedimento analogo vengono poi inseriti tutti gli altri rapporti. Il cambio a doppia frizione può funzionare sia in modalità totalmente automatica, in cui il software di controllo sceglie il rapporto da inserire, sia in modalità sequenziale, dove il guidatore decide di salire o scendere con i rapporti tramite leva o paddle sul volante. 

LA STORIA - La nascita dei cambi a doppia frizione è avvenuta negli Anni 80 nel mondo delle corse, grazie a Porsche che introdusse il primo PDK (Porsche Doppelkupplung, nome tedesco per il suo DCT) sulle 956 e 962 (nella foto qui sopra) per le gare di endurance e ad Audi che montò un doppia frizione su qualche versione della Audi Sport Quattro S1 da rally. Per quanto riguarda le auto stradali, invece, la prima apparizione è da attribuire alla Golf R32 del 2003, su cui venne montato per la prima volta il DSG, sigla identificativa del Direct Shift Gearbox prodotto dall’americana BorgWarner. Attualmente sono diverse le Case costruttrici che adottano la tecnologia DCT per i loro cambi automatici, tra cui: Volkswagen, Seat e Skoda con il DSG, Audi con l’S-Tronic, Porsche con il PDK, Fiat e Alfa Romeo con il TCT (Twin Clutch Transmission) e Ford con il Powershift. La lista continua poi con i cambi ancora più sportivi, come quelli montati sulle supercar Ferrari, Bugatti e McLaren. 

I PRO - Il vantaggio principale di un cambio DCT risiede nel fatto di poter sdoppiare i compiti della trasmissione, distribuendoli sulle due coppie di frizioni e alberi. Questo consente, in primis, di avere dei tempi di cambiata molto più brevi di un cambio tradizionale: è come se ci fossero due cambi, il primo in funzione e il secondo già pronto con la marcia seguente. In termini di performance, questo significa accelerazioni più rapide e motore sempre in coppia. Un altro beneficio, che riguarda le prestazioni così come il comfort, è raggiunto in termini di fluidità nella trasmissione della coppia e della potenza: ciò è dovuto sia ai tempi più rapidi di cambio marcia, sia al fatto che il motore subisce delle variazioni di regime più contenute durante la cambiata, consentendo di avere sbalzi di potenza e coppia meno evidenti - in poche parole il motore tende sempre a girare al regime ideale, ndr. Questo consente anche di migliorare l’efficienza del propulsore, che gira più fluido e costante, quindi diminuiscono i consumi e le emissioni. Il fatto che il sistema sia automatizzato, inoltre, elimina il compito del pilota di gestire frizione e leva del cambio: dimenticate strappi e interruzioni di motricità dovuti ad un utilizzo poco corretto del cambio (stacchi frizione poco fluidi e impuntamenti del cambio). 

I CONTRO - Le prestazioni e la fluidità del cambio a doppia frizione sono vantaggi che nascondono anche dei lati negativi. Il primo riguarda il prezzo di questo accessorio, poiché spesso si verifica un aumento considerevole del prezzo della vettura rispetto alla versione manuale. Il secondo, invece, tiene conto della maggior complessità tecnica e costruttiva del cambio, che si traducono in un peso più elevato e in una maggiore difficoltà di intervento in caso di manutenzione o malfunzionamento. 

L'ABC DEL CAMBIO AUTOMATICO: LE ALTRE PUNTATE

Introduzione
Cambio automatico con convertitore di coppia
Cambio robotizzato (o elettroattuato)
Cambio a variazione continua (CVT, “Continuously Variable Transmission”)
Cambio manuale assistito elettronicamente

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Ritratto di Gianlupo
11 giugno 2016 - 23:17
D'accordo sulla limitazione data dal cambio manuale della Giulia, complementare rispetto alla mia "versione dei fatti" (visto che le prestazioni rimangono le stesse), ma tutto il resto semplicemente non ha senso: dall'incomprensione sulle valutazioni progettuali da me fatte (dici cose totalmente scollegate) alle considerazioni relative all'eguale numero di rapporti per elettroattuato e doppia frizione (non t'è affatto chiara la differenza tra le due soluzioni tecniche).
Ritratto di Bull 1000
12 giugno 2016 - 00:10
Guarda, se ti va ne parliamo. Non ho ben capito quali sono le mie osservazioni scollegate. Per quanto riguarda la questione rapporti, non ho capito cosa hai detto. Un doppia frizione, lo ribadisco, può aere i rapporti che vuole, sia intesi come numero sia intesi proprio come rapporto di trasmissione fra ingranaggi (ovvero il rapporto di demoltiplicazione di prima, seconda, terza eccetera marcia). La stessa cosa vale per un elettroattuato, che altro non è se non un normale cambio di velocità che viene robotizzato. Non capisco, puoi essere più specifico? Grazie.
Ritratto di Gianlupo
12 giugno 2016 - 08:01
La rapportatura fra un elettroattuato ed un doppia frizione può essere la stessa... ma dai! Capisci che scrivi cose da vuoto pneumatico? Senti, son tempi in cui c'è altro di molto più importante e grave cui pensare, sicché la Giulia va bene com'è purché venda, e ben vengano tutte le economie ed i compromessi del caso (anche perché certamente di senno: meno assennata la fanfara mediatica che c'è stata tutt'attorno questo modello). Che però, poi, i risparmi frutto di questi compromessi, siccome dobbiamo vivere degnamente tutti (lavoratori, fornitori e a tutto l'indotto fino all'ennesimo grado di derivazione), non finiscano in qualche caveau o a finanziare stabilimenti defiscalizzati all'estero. Già la lista dei fornitori per la componentistica della Giulia è preoccupante: Mahle, Huf Hulsbek & Furst, Hoerbiger, GKN Driveline, Hutchinson, Brose, Getrag, Webasto, ZF (ma doveva essere Shcaeffler proprio per il doppia frizione), TI Automotive, SKF, U-Shin, Guilford, Dow Automotive, IGB Automotive, Honeywell, Delphi, Eberspacher, Denso, Nemak, Valeo, Mann-Hummel, Means Industries, Stabilus, Methode Electronics, Kongsberg Automotive, ecc. Alcuni di essi hanno stabilimenti in Italia, e ben venga, ma fermo resta che il know-how è nelle loro mani. Io al mio paese e alla sua gente ci tengo, nel bene e nel male: che si porti rispetto quindi, a partire dal modo di scrivere i post che la riguardano, indirettamente ma non troppo, cercando magari d'essere un po' più sul pezzo e meno in barricata, a prescindere e pure dalla parte sbagliata.
Ritratto di Bull 1000
12 giugno 2016 - 19:10
Mi spiegheresti perchè un doppia frizione ed un elettroattuato non possono avere la stessa rapprotatura? Io non lo so.
Ritratto di Gianlupo
12 giugno 2016 - 22:15
Il "...ma dai!" è ironico, come a dire: "ma dimmi...", "davvero?", "pazzesco...", "incredibile...", "...adesso mi scoppia la sacca marronale!" Chiaro ora?
Ritratto di Bull 1000
13 giugno 2016 - 08:31
Gianlup, adesso ho capito. Sei un fanfarone, parli un tanto al chilo e di tecnica ne capisci davvero molto poco, sei una di quelle persone che parlano per sentito dire. Un doppia frizione è semplicemente un cambio meccanico che ha due secondari e due primari concentrici. Tutto qua. La rapportatura può essere la stessa, in tutto e per tutto, rispetto ad un cambio tradizionale. Finora sono stato educato, ma vista la tua risposta te lo dico apertamente: hai dimostrato non capire nulla di meccanica. Buona giornata.
Ritratto di Gianlupo
13 giugno 2016 - 12:37
...ma dai!
Ritratto di Bull 1000
13 giugno 2016 - 13:24
Allora rispondi. Perchè un doppia frizione non può avere la stessa scalatura di normale elettroattuato o manuale che dir si voglia? Stai prendendo tempo per cercare su internet, vero?
Ritratto di Gianlupo
13 giugno 2016 - 13:46
Bull... l'ironia sai cos'é? Quello che dici non è solo vero, è ovvio! Scusami per la deviazione villanzona, anche se pure tu ci sei andato "pesantuccio" (meglio pesanti allora, che almeno la fai alla grande), ma in un forum ci sta, lo rende più sapido (certo, entro dei limiti), l'ho sempre sostenuto. Vedo con piacere, poi, che finalmente hai letto l'articolo, dopo due giorni che bazzichi nella sezione commenti. Buona giornata anche a te (senza ironia stavolta).
Ritratto di Bull 1000
13 giugno 2016 - 16:50
Sono basito. Non capisco. Buona giornata.
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