L’ABC del cambio automatico

30 maggio 2016
Tecnologia
Con una serie di articoli approfondiremo le tipologie di cambio automatico utilizzate sulle auto e il loro funzionamento, analizzando pregi e difetti delle diverse soluzioni.

UN PICCOLO ROBOT PER LE NOSTRE AUTO - I sistemi di trasmissione automatica stanno diventano sempre più diffusi sulle automobili, tanto da rimpiazzare sempre più spesso il tradizionale cambio manuale anche sulle vetture più piccole o più economiche. Nonostante i più accaniti sostenitori del cambio ad H storceranno il naso, i più moderni sistemi automatici e semiautomatici sono nettamente più veloci e performanti rispetto a quelli tradizionali. Si dimostrano adatti, sia alle auto più sportive, sia a quelle di tutti giorni. Per le sportive il vantaggio principale risiede nei brevi tempi necessari per il cambio di marcia, che permettono al motore di perdere pochi giri quando si passa al rapporto successivo (la lancetta del contagiri si muove poco) e di rimanere quindi più vicini al range di potenza massima. Oltre al fattore prestazionale, bisogna considerare anche i vantaggi in fatto di comfort di guida e di consumi. Rispetto al cambio manuale, migliora la fluidità nella trasmissione della potenza (minori tempi morti tra un rapporto e l’altro) e spariscono, o quasi, gli strappi dovuti ad un utilizzo dei comandi e della leva del cambio. Nella guida di tutti i giorni, poi, ci si può dimenticare del pedale della frizione e delle stressanti continue cambiate per adeguarsi al traffico. Il cambio automatico, se ben progettato e assistito da un’elettronica raffinata, permette inoltre di ridurre il consumo di carburante, principalmente perché l’elettronica di controllo decide di utilizzare il motore ai regimi più adatti, inserendo sempre la marcia più alta in rapporto alla velocità della vettura. 

PER TUTTI I GUSTI - Il mondo delle trasmissioni automatiche è più complesso del previsto: non esiste, infatti, un’unica tipologia di cambio adottato universalmente dai costruttori di automobili. Negli anni sono stati sviluppati diversi sistemi; ogni tipologia ha i propri vantaggi e svantaggi e un target abbastanza preciso di utilizzo. Solitamente il tipo di cambio varia a seconda della categoria di auto: utilitaria, sportiva o di lusso. La seguente classificazione prende in esame le tipologie più diffuse di cambio automatico che generalmente possono funzionare anche come semiautomatico, cioè sequenziale, controllati manualmente dalla leva del cambio o dalle levette al volante. 

  • Cambio a doppia frizione (DCT, “Dual Clutch Transmission”): come suggerisce il nome, è caratterizzato dalla presenza di due frizioni (azionate in modo alternato) che tramite altrettanti due alberi (uno per le marce pari e uno per quelle dispari) collegano l’albero motore all’albero di trasmissione. È la tecnologia utilizzata sul famoso DSG del gruppo VAG, così come sul TCT di Fiat o sul PDK di Porsche. 
  • Cambio robotizzato (o elettroattuato): si tratta di un tradizionale cambio manuale in cui il compito di azionare la frizione o cambiare la marcia è affidato ad un sistema di controllo automatico, grazie ad attuatori e selettori gestiti elettronicamente. Alcuni esempi significativi di questa tipologia sono il “vecchio” cambio F1 della Ferrari (utilizzato fino alla F430) o il più moderno ISR montato sulla Lamborghini Aventador. 
  • Cambio automatico a convertitore di coppia: è il più “tradizionale” tra i sistemi di trasmissione automatica e prende il suo nome dall’elemento che sostituisce la frizione presente nei cambi standard. Il rapporto viene determinato da una serie di rotismi epicicloidali (ingranaggi a satellite) che vengono azionati o “bloccati” tramite una serie di freni e frizioni azionati automaticamente, grazie ad un attuatore gestito da un’apposita centralina. Il cambio ZF a 8 rapporti adottato su diversi modelli BMW o quello a 9 rapporti realizzato dalla Mercedes sono alcuni degli esempi più emblematici. 
  • Cambio a variazione continua (CVT, “Continuously Variable Transmission”): trasmissione automatica, simile a quella usata sugli scooter, in cui il rapporto cambia con continuità tra un valore minimo e uno massimo (come se esistesse un numero infinito di rapporti selezionabili). Gli elementi principali sono comunemente una cinghia e due pulegge a raggio variabile. È molto apprezzato dai costruttori asiatici e viene impiegato con una configurazione diversa nei veicoli ibridi Toyota (come il cambio E-CVT montato sulla Prius). 
  • Cambio manuale assistito elettronicamente: sebbene non si tratti esattamente di un cambio automatico, con questa voce intendiamo tutti quei sistemi elettronici che rendono più performante il classico cambio manuale. Tra questi, citiamo il sistema di doppietta automatica e di cambiata alla marcia superiore senza rilascio del pedale del gas. Entrambi i sistemi sono impiegati nella versione manuale della nuova Alfa Romeo Giulia Quadrifoglio Verde. 

LA POTENZA È NULLA SENZA CONTROLLO - Nei prossimi articoli analizzeremo in modo più approfondito ogni singola tipologia, studiando pregi, difetti e applicazioni possibili per le varie trasmissioni automatiche presenti sul mercato. È importante ricordare, inoltre, che ad ognuno dei casi descritti è assolutamente necessario affiancare un’elettronica evoluta che possa gestire al meglio la trasmissione. Lavorando meticolosamente sui software e sulla logica di controllo è infatti possibile affinare le prestazioni della trasmissione, migliorando velocità e progressività della cambiata, e creare un’interfaccia utente in grado di comprendere al meglio le richieste del guidatore, prevedendo anche differenti modalità di guida (come la più diffusa “Sport”) per adattare al meglio il cambio e il motore alle diverse situazioni di utilizzo. 

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Ritratto di alfabeto
1 giugno 2016 - 14:54
Diversamente da quanto scritto nell'articolo va detto che le ibride Toyota non hanno il CVT e nemmeno qualcosa di simile. Semplicemente non hanno il cambio. Viene simulato elettronicamente il comportamento del CVT ma non c'è cambio.
Ritratto di pietros
1 giugno 2016 - 18:14
Come non c'è il CVT? Cos'è il E-CVT?
Ritratto di Zot27
3 giugno 2016 - 20:41
http://eahart.com/prius/psd/ interagite col mouse nell'immagine del power split device muovendo i tondini di mg2 e ice e capirete quanto sono geniali i giapponesi, anni luce avanti
Ritratto di Zac79
2 giugno 2016 - 01:49
3
la mia perplessità riguardo al cambio automatico principalmente è il freno motore, Quando provai per la mia prima volta il cambio automatico sul nuovo L200 l'impressione fu che anche se scalando le marce non si avvertiva il freno motore e mi sembrava quasi di frenare in folle paragonabile al cambio manuale...mah. certo che scalare con un automatico non sarà mai come una scalata da 5^ a 2^ marcia con un manuale... attualmente grazie al "multi change down" della megane gt, sembra simulare questa caratteristica; si tratta di tenere tirata la paletta down (-) in inserimento curva, quindi fino al rilascio della paletta il cambio scala contemporaneamente più marce in modo tale da selezionare la più efficace all'uscita della curva. Questo succede con il cambio doppia frizione e molto probabilmente in modalità sport. Senza dubbio con un automatico in genere è tutto un'altro modo di guidare e comunque già di suo la percezione dello stile di guida è piacevole. poi aggiungendo le palette al volante si ha quel tocco in più di sportività che lo rendono il top.
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