IL CAMBIO SEAMLESS


La potenza dei motori viene trasmessa al terreno attraverso la scatola del cambio, composta da due alberi, il conduttore, trascinato dal motore, e il condotto, collegato alle ruote. Sia l’albero conduttore che quello condotto sono muniti di ingranaggi accoppiati tra loro, ogni coppia di ingranaggi corrisponde ad un rapporto di trasmissione, e quindi possono essere ingranati due soli ingranaggi alla volta, mentre gli altri ruotano folli sull’albero. Quando si cambia rapporto, viene sganciato uno dei due ingranaggi attualmente in presa, e viene reso solidale all’albero l’ingranaggio corrispondente al rapporto successivo. Per permettere questo cambio di rapporto, è necessario interrompere la potenza in ingresso all’albero condotto. Questa interruzione può avvenire anche a gas aperto semplicemente togliendo corrente al motore per qualche frazione di secondo (è il sistema secondo cui lavorano i cambi elettronici usati fino a qualche anno fa nella motogp, o attualmente usati in altre categorie sportive). Tuttavia, per quanto rapidi possano essere queste interruzioni di coppia, impiegano comunque un tempo finito, e quando viene nuovamente erogata la coppia questa può dare alterazioni all’assetto, oltre al fatto che l'impulso improvviso potrebbe danneggiare il cambio. Riducendo i tempi di interruzione della corrente durante la cambiata per stabilizzare l’assetto, aumenta il rischio di rottura.
Quindi, in un cambio di tipo tradizionale, durante la cambiata si ha un certo tempo in cui non viene erogata coppia, e questo porta a due problemi: si perde tempo durante l’accelerazione (tempo che può non essere trascurabile, si pensi a quante cambiate avvengono durante una gara!), e durante questo tempo non solo il veicolo non accelera, ma rallenta per via degli attriti, e si hanno degli scompensi all’assetto che oltre a maggiori difficoltà di guida portano ad un usura più veloce degli pneumatici.
Una scatola del cambio perfetta dovrebbe allora selezionare il rapporto successivo prima che venga tolto quello precedente, in modo da far avvenire il cambio di marcia in maniera continua senza nessuna interruzione di coppia. Una soluzione a questo problema è stata trovata tramite il cambio a doppia frizione. Il funzionamento è semplice, nel motore sono presenti due frizioni coassiali, collegate a due alberi del cambio coassiali, in uno ci sono i rapporti pari, nell’altro quelli dispari. Quando viene selezionato un rapporto, la centralina innesta anche il rapporto successivo, tenendo però la seconda frizione aperta. Quando si cambia marcia, semplicemente viene aperta la frizione che teneva il rapporto attuale e viene rilasciata quella del rapporto successivo, la cambiata può così avvenire senza soluzione di continuità. Questo sistema non è però esente da problemi, sono infatti necessari due alberi primari del cambio, due frizioni e una delicata gestione elettronica del tutto, con un aumento della complessità e del peso del sistema. Un sistema seamless, invece, è del tutto simile ad un cambio tradizionale come peso e ingombri, è solo leggermente più pesante. Inoltre, è sufficiente una sola frizione e non serve una delicata gestione elettronica.
Un sistema seamless veramente semplice è stato sviluppato dalla “Zeroshift”. In questo, gli ingranaggi dell’albero condotto sono tutti folli, quelli dell’albero conduttore sono tutti solidali all’albero. Tra due ingranaggi folli è posto il sistema di innesto della marcia, che rende l’ingranaggio solidale all’albero.

Cambio seamless


L’immagine è esplosa e gli innesti frontali sono stati colorati di rosso e blu per far capire meglio il funzionamento. Questi innesti sono solidali all’albero. Immaginiamo che l’ingranaggio sulla sinistra del disegno sia la prima mentre l’altro sia la seconda, quando inserisco la prima, l’innesto blu viene spinto a sinistra, e si aggancia all’ingranaggio di sinistra tramite i denti frontali. Segue immediatamente anche l’innesto rosso, che si aggancia anch’esso alla prima ma serve per trasmettere coppia durante il rilascio (ovvero, freno motore). Quando inserisco la seconda, mentre il motore è in tiro, l’innesto blu rimane dov’è, continuando a trasmettere coppia, mentre quello rosso si muove verso l’ingranaggio della seconda, il quale gira più velocemente rispetto all’ingranaggio della prima. Grazie a questa differenza di velocità, i denti frontali della seconda si agganciano all'innesto rosso, trascinandolo. Questo porta ad un aumento di velocità dell'albero (perchè, appunto, è avvenuto il cambio di marcia), quindi l'innesto blu accelera rispetto alla velocità dell'ingranaggio della prima, e si sgancia automaticamente, grazie alla forma a coda di rondine del dente. Poi, questo principio appena descritto per le prime due marce si ripete nelle successive.
Dunque, il grosso vantaggio di questo sistema è che la marcia successiva viene inserita mentre quella precedente è ancora innestata, e questa si sgancia automaticamente non appena avviene l’aggancio della marcia successiva. La stessa cosa avviene poi in scalata. L’erogazione di coppia è costante, sia in cambiata che in scalata, si preserva l’assetto in accelerazione, l’usura delle gomme, e si hanno notevoli vantaggi in accelerazione.



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