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 lux7
5 agosto 2016 - 18:47
Questi tentativi ingegneristici di migliorare le "stufe", sono adir-poco patetici è inutili. Da cent'anni vanno avanti, eppure non vogliono rassegnarsi all'evidenza che è tutta una perdita di tempo. Invece dovrebbero concentrarsi a migliorare auto elettriche a batteria o idrogeno, almeno queste non necessitano di componenti meccanici "inutili"come la frizione, il cambio e molti altri. Risparmierebbero tempo utile, per migliorare qualcosa di più utile è efficiente.
Ritratto di luciano123
12 agosto 2016 - 13:28
A proposito di d/frizione, chi sa dirmi con quale sistema meccanico la macchina ferma e con cambio in D, (ma anche con retromarcia inserita), può rimane a tempo indefinito in trazione come per un automatico classico, senza usurare la frizione?
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