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

10 giugno 2016
Tecnologia
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 studio75
10 giugno 2016 - 17:58
5
L'esperienza che sto avendo con il dsg 6 è positiva. E' così fluido e preciso nella scelta dei tempi di cambiata che non sento mai l'esigenza di cambiare in modalità manuale (in eco cambia prima dei 2.000 giri e in sport tira sino a 2500). Tempo fa sono stato a Matera e c'erano parecchi saliscendi da affrontare e auto da superare. lì ho apprezzato nuovamente la possibilità di cambiare manualmente con le palette (una sensazione di governo assoluto della vettura perchè non stacchi mai le mani dal volante e puoi cambiare in sicurezza anche se non sei in rettilineo. Forse l'unico difetto è che in pianura non c'è proprio gusto a guidare con l'automatico. Quanto ai costi dei ricambi spero proprio di non doverlo mai scoprire....
Ritratto di AlexTurbo90
10 giugno 2016 - 19:56
Beh, tu hai il DSG 6 con frizione in bagno d'olio che dovrebbe (ripeto: DOVREBBE) essere già più affidabile rispetto al DSG 7 con frizione a secco... quello è sempre stato un disastro :) E infatti all' Audi si sono decisi ad introdurre sulla A3 restyling un doppia frizione sempre a 7 marce ma con frizione in bagno d'olio come il DSG 6
Ritratto di manuel1975
10 giugno 2016 - 18:29
sicuramente col tempo anche questo cambio migliorerà la durata e calerà il costo.
Ritratto di frusullone1
12 luglio 2016 - 16:32
dopo 8 anni e 19 tipi di frizione a secco diverse in vw sul cambio non sanno ancora che pesci pigliare
Ritratto di AlexTurbo90
10 giugno 2016 - 20:06
A proposito di cambi a doppia frizione: ma è vero che fra un po' sarà disponibile il TCT sulle Tipo 5 porte e SW? E se non ho capito male si potrà abbinare al 1.6 multijet o al 1.4 Turbo GPL, giusto?
Ritratto di Max_69_CNG
11 giugno 2016 - 09:03
Per chi come me non sa niente di cambi automatici questi articoli sono interessantissimi
Ritratto di Gianlupo
11 giugno 2016 - 11:59
Con riferimento al caso di scuola della Giulia (benchmark tecnico assoluto del segmento, o no?), premetto che su tutte le versioni sarebbe stato auspicabile disporre d’un cambio doppia frizione e non d’un semplice convertitore di coppia, per quanto ottimizzato (e ci mancherebbe altro, visto che è in circolazione dalla metà del secolo scorso). Relativamente alla Giulia QV, che eroga 600 Nm di coppia, per quanto sopra, avrei “derogato” per un elettroattuato al solo scopo di non farne, ipoteticamente certo, lievitare i costi. Riconosco che è una soluzione non propriamente adeguata, ma comunque tecnicamente più coerente rispetto al convertitore ZF. Il fatto è che in FCA per certi valori di coppia non hanno nulla che possa fare al caso e quindi, sempre con riferimento al doppia frizione, dovrebbero partire da zero. In realtà potrebbero fare come col DC C635, usando la medesima campana del manuale per derivarne un doppia frizione o, volendo risparmiare e sempre per quanto sopra, un elettroattuato. Peccato che non abbiano, appunto, un cambio manuale dimensionato per valori di coppia del genere: insomma o non se lo possono permettere o non lo vogliono fare. In linea generale il ricorso agli ZF è stata la scelta più semplice, trattandosi d’una soluzione di compromesso legata ai costi e non certo finalizzata all’ottimizzazione tecnica. Tutti inizialmente s’aspettavano i doppia frizione sviluppati e prodotti in Italia (che ora resta tecnologicamente indietro anche in questo ambito) e tutti poi si sono diligentemente piegati alla narrazione del super-prestazionale ZF automatico di produzione tedesca. All’epoca delle scelte tecniche del transaxle, dei bialbero in lega leggera (su berline di serie di 50 anni fa), delle valvole al sodio, ecc. certi compromessi non si sarebbero certo fatti. Un albero di composito, in fin dei conti, letteralmente, costa meno e fa più “marketing” rispetto ad un doppia frizione sotto il tunnel. Tanto è valso, dunque, enfatizzare quello, sagacemente e convenientemente estendendolo a tutte le versioni (scelta tecnica pregevole, a prescindere), facendo così passare in secondo piano un comparto trasmissione non propriamente all’altezza di un’auto benchmark, d’un riferimento tecnologico tutto italiano, simbolo del riscatto (alquanto improbabile, date le premesse) della meccanica italiana nel mondo.
Ritratto di Bull 1000
11 giugno 2016 - 18:28
"All’epoca delle scelte tecniche del transaxle, dei bialbero in lega leggera (su berline di serie di 50 anni fa), delle valvole al sodio, ecc. certi compromessi non si sarebbero certo fatti." Intende all'epoca nella quale Alfa Romeo perdeva qualche milione di lire su ogni auto che vendeva?
Ritratto di Gianlupo
11 giugno 2016 - 23:19
Questa è una discussione tecnica, non di contabilità analitica aziendale: mettiamo dei paletti o si va per rane.
Ritratto di Bull 1000
12 giugno 2016 - 00:13
I paletti sono piuttosto semplici: pensare che Fiat possa sviluppare un cambio a doppia frizione solo per la GIulia è fantascienza. Hai idea di quanto costerebbe? Il problema è che l'unico che hanno in casa pronto è quello che usa Ferrari sulla 488 e sulla California. Ma penso che abbiano avuto problemi di costo ad adottarlo. E magari anche di ingombri, visto che su tutte e due le vetture è montato al retrotreno.Quindi ob torto collo hanno dovuto usare lo ZF (di cui se non erro hanno la licenza per produrselo in casa).
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