La maggior parte delle persone sa che le auto sono dotate di due tipi di trasmissione di base:manuali, che richiedono che il guidatore cambi marcia premendo il pedale della frizione e utilizzando una leva del cambio, e automatiche, che fanno tutto il lavoro di cambiata per i conducenti che utilizzano frizioni, un convertitore di coppia e gruppi di ingranaggi planetari. Ma c'è anche qualcosa nel mezzo che offre il meglio di entrambi i mondi:il cambio a doppia frizione , chiamato anche cambio semiautomatico, cambio manuale "clutchless" e cambio manuale automatizzato.
Nel mondo delle auto da corsa, i cambi semiautomatici, come il cambio manuale sequenziale (o SMG), sono stati un punto fermo per anni. Ma nel mondo dei veicoli di serie, è una tecnologia relativamente nuova, definita da un design molto specifico noto come cambio a doppia frizione o cambio diretto.
Questo articolo esplorerà come funziona una trasmissione a doppia frizione, come si confronta con altri tipi di trasmissione e perché alcuni prevedono che sia la trasmissione del futuro.
Un cambio a doppia frizione offre la funzione di due cambi manuali in uno. Per capire cosa significa, è utile rivedere come funziona un cambio manuale convenzionale. Quando un guidatore vuole passare da una marcia all'altra in un'auto standard con cambio manuale, preme prima il pedale della frizione. Questo aziona una singola frizione, che disconnette il motore dal cambio e interrompe il flusso di potenza alla trasmissione. Quindi il conducente utilizza la leva del cambio per selezionare una nuova marcia, un processo che prevede lo spostamento di un collare dentato da una ruota dentata a un'altra ruota dentata di dimensioni diverse. Dispositivi chiamati sincronizzatori abbinare gli ingranaggi prima che vengano innestati per evitare la molatura. Una volta inserita la nuova marcia, il guidatore rilascia il pedale della frizione, che ricollega il motore al cambio e trasmette potenza alle ruote.
Quindi, in una trasmissione manuale convenzionale, non c'è un flusso continuo di potenza dal motore alle ruote. Invece, l'erogazione di energia cambia da on per disattivare su acceso durante il cambio marcia, provocando un fenomeno noto come "shock del cambio" o "interruzione della coppia". Per un guidatore non esperto, ciò può comportare lo sbalzo dei passeggeri in avanti e indietro quando si cambiano le marce.
Un cambio a doppia frizione, al contrario, utilizza due frizioni, ma non ha il pedale della frizione. L'elettronica e l'idraulica sofisticati controllano le frizioni, proprio come fanno in una trasmissione automatica standard. In un DCT, invece, le frizioni funzionano in modo indipendente. Una frizione controlla le marce dispari (prima, terza, quinta e retromarcia), mentre l'altra controlla le marce pari (seconda, quarta e sesta). Utilizzando questa disposizione, le marce possono essere cambiate senza interrompere il flusso di potenza dal motore alla trasmissione. In sequenza, funziona così:
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Un albero di trasmissione in due parti è il cuore di un DCT. A differenza di un cambio manuale convenzionale, che alloggia tutti i suoi ingranaggi su un unico albero di ingresso, il DCT divide gli ingranaggi pari e dispari su due alberi di ingresso. Com'è possibile? L'albero esterno è scavato, facendo spazio a un albero interno, che è annidato all'interno. L'albero cavo esterno alimenta la seconda e la quarta marcia, mentre l'albero interno alimenta la prima, la terza e la quinta.
Il diagramma seguente mostra questa disposizione per un tipico DCT a cinque velocità. Si noti che una frizione controlla la seconda e la quarta marcia, mentre un'altra frizione indipendente controlla la prima, la terza e la quinta marcia. Questo è il trucco che consente cambi marcia fulminei e mantiene costante l'erogazione di potenza. Una trasmissione manuale standard non può farlo perché deve utilizzare una frizione per tutte le marce pari e dispari.
Poiché una trasmissione a doppia frizione è simile a un cambio automatico, potresti pensare che richieda un convertitore di coppia, che è il modo in cui un cambio automatico trasferisce la coppia del motore dal motore alla trasmissione. I DCT, tuttavia, non richiedono convertitori di coppia. Invece, i DCT attualmente sul mercato utilizzano frizioni multidisco a bagno d'olio. Una frizione "bagnata" è quella che bagna i componenti della frizione nel fluido lubrificante per ridurre l'attrito e limitare la produzione di calore. Diversi produttori stanno sviluppando DCT che utilizzano frizioni a secco, come quelle solitamente associate alle trasmissioni manuali, ma tutti i veicoli di produzione dotati di DCT oggi utilizzano la versione a bagno d'olio. Molte motociclette hanno frizioni multidisco singole.
Come i convertitori di coppia, le frizioni multidisco in bagno d'olio utilizzano la pressione idraulica per azionare gli ingranaggi. Il fluido fa il suo lavoro all'interno del pistone della frizione, visto nel diagramma sopra. Quando la frizione è innestata, la pressione idraulica all'interno del pistone forza una serie di molle elicoidali, che spinge una serie di dischi frizione impilati e dischi di attrito contro uno spingidisco fisso. I dischi di attrito hanno denti interni dimensionati e sagomati per ingranare con le scanalature sul tamburo della frizione. A sua volta, il tamburo è collegato all'ingranaggio che riceverà la forza di trasferimento. La trasmissione a doppia frizione di Audi ha sia una piccola molla elicoidale che una grande molla a diaframma nelle sue frizioni multidisco in bagno d'olio.
Per disinnestare la frizione, la pressione del fluido all'interno del pistone viene ridotta. Ciò consente alle molle del pistone di rilassarsi, riducendo la pressione sul pacco frizione e sullo spingidisco.
Di seguito esamineremo i pro ei contro delle trasmissioni a doppia frizione.
Si spera che stia diventando chiaro perché il DCT è classificato come cambio manuale automatizzato. In linea di principio, il DCT si comporta proprio come un cambio manuale standard:è dotato di alberi di ingresso e ausiliari per alloggiare ingranaggi, sincronizzatori e una frizione. Quello che non ha è un pedale della frizione, perché i computer, i solenoidi e l'impianto idraulico fanno il cambio effettivo. Anche senza pedale della frizione, il guidatore può ancora "dire" al computer quando agire tramite levette, pulsanti o cambio marcia.
L'esperienza del conducente, quindi, è solo uno dei tanti vantaggi di un DCT. Con i cambi di marcia che impiegano solo 8 millisecondi, molti ritengono che il DCT offra l'accelerazione più dinamica di qualsiasi veicolo sul mercato. Offre certamente un'accelerazione regolare eliminando lo shock del cambio che accompagna i cambi di marcia nelle trasmissioni manuali e persino in alcune automatiche. Soprattutto, offre ai conducenti il lusso di scegliere se preferiscono controllare il cambio o lasciare che il computer faccia tutto il lavoro.
Forse il vantaggio più convincente di un DCT è il risparmio di carburante migliorato. Poiché il flusso di potenza dal motore alla trasmissione non viene interrotto, l'efficienza del carburante aumenta notevolmente. Alcuni esperti affermano che un DCT a sei velocità può offrire un aumento fino al 10 percento dell'efficienza relativa del carburante rispetto a un cambio automatico a cinque velocità convenzionale.
Molte case automobilistiche sono interessate alla tecnologia DCT. Tuttavia, alcune case automobilistiche diffidano dei costi aggiuntivi associati alla modifica delle linee di produzione per accogliere un nuovo tipo di trasmissione. Ciò potrebbe inizialmente aumentare i costi delle auto dotate di DCT, il che potrebbe scoraggiare i consumatori attenti ai costi.
Inoltre, i produttori stanno già investendo molto in tecnologie di trasmissione alternative. Uno dei più notevoli è la trasmissione a variazione continua, o CVT. Un CVT è un tipo di trasmissione automatica che utilizza un sistema di pulegge mobili e una cinghia o una catena per regolare all'infinito il rapporto di trasmissione su un'ampia gamma. I CVT riducono anche lo shock del cambio e aumentano significativamente l'efficienza del carburante. Ma i CVT non sono in grado di gestire le elevate richieste di coppia delle auto ad alte prestazioni.
I DCT non presentano tali problemi e sono ideali per veicoli ad alte prestazioni. In Europa, dove le trasmissioni manuali sono preferite per le loro prestazioni e l'efficienza del carburante, alcuni prevedono che i DCT conquisteranno il 25% del mercato. Entro il 2012 solo l'uno per cento delle auto prodotte in Europa occidentale sarà dotato di CVT.
Successivamente, esamineremo la storia del DCT e vedremo cosa riserva il futuro.
L'uomo che ha inventato il cambio a doppia frizione è stato un pioniere nell'ingegneria automobilistica. Adolphe Kégresse è noto soprattutto per lo sviluppo del semicingolato, un tipo di veicolo dotato di battistrada in gomma senza fine che gli consentono di guidare fuoristrada su varie forme di terreno. Nel 1939 Kégresse concepì l'idea di un cambio a doppia frizione, che sperava di utilizzare sul leggendario veicolo Citroën "Traction". Sfortunatamente, circostanze economiche avverse hanno impedito un ulteriore sviluppo.
Sia Audi che Porsche hanno adottato il concetto di doppia frizione, sebbene il suo utilizzo fosse inizialmente limitato alle auto da corsa. Le auto da corsa 956 e 962C includevano la Porsche Dual Klutch o PDK. Nel 1986, una Porsche 962 vinse la gara del campionato mondiale di prototipi sportivi della 1000 chilometri di Monza, la prima vittoria per un'auto dotata del cambio semiautomatico PDK con cambio al volante. Anche l'Audi ha fatto la storia nel 1985 quando un'auto da rally Sport quattro S1 dotata di cambio a doppia frizione vinse la salita in salita di Pikes Peak, una corsa su una montagna alta 4.300 metri.
La commercializzazione della trasmissione a doppia frizione, tuttavia, non era fattibile fino a tempi recenti. Volkswagen è stata un pioniere nelle trasmissioni a doppia frizione, concedendo in licenza la tecnologia DualTronic di BorgWarner. Le automobili europee dotate di DCT includono Volkswagen Beetle, Golf, Touran e Jetta, nonché Audi TT e A3; la Skoda Octavia; e Seat Altea, Toledo e Leon.
Ford è il secondo grande produttore a impegnarsi nelle trasmissioni a doppia frizione, prodotte da Ford Europa e dal suo produttore di trasmissioni in joint venture 50/50, GETRAG-Ford. Ha dimostrato il sistema Powershift, una trasmissione a doppia frizione a sei marce, al Salone Internazionale dell'Automobile di Francoforte del 2005. Tuttavia, mancano circa due anni ai veicoli di produzione che utilizzano un Powershift di prima generazione.
Per molte altre informazioni sulle trasmissioni a doppia frizione e argomenti correlati, controlla i link sottostanti.
Pubblicato originariamente:6 aprile 2006
