La scelta tra un sistema a cavo e uno idraulico è spesso dibattuta tra gli appassionati. Questo articolo esplora a fondo il funzionamento della frizione idraulica, confrontandola con quella a cavo e analizzando i pro e i contro di ciascun sistema.
Frizione a Cavo vs. Frizione Idraulica: Un Confronto
Il comando idraulico, pur offrendo un feeling più "premium" e un'estetica più pulita, può presentare complicazioni tecniche e potenziali guasti. Alcuni sostengono che la frizione a cavo, se ben mantenuta, possa risultare più morbida e affidabile nel tempo.
Vantaggi e Svantaggi
Ecco una tabella che riassume i vantaggi e gli svantaggi dei due sistemi:
| Caratteristica | Frizione a Cavo | Frizione Idraulica |
|---|---|---|
| Semplicità | Più semplice | Più complessa |
| Costo | Economica | Più costosa |
| Riparazione | Facile da riparare | Complessa in caso di guasti |
| Manutenzione | Richiede regolazioni periodiche | Richiede meno manutenzione, auto-regolante |
| Precisione | Meno precisa | Sensazione più precisa |
Da un punto di vista tecnico, la frizione idraulica è una complicazione, è più costosa ed anche più problematica in caso di guasti e meno affidabile, nel senso che ci sono molti più componenti soggetti a rottura contro un semplice cavo che volendo potresti tenere nella trousse attrezzi.
Fondamentalmente credo sia più un problema di obsolescenza del progetto motore/cambio.
Olio e Frizione: Un Legame Importante
La scelta dell'olio motore gioca un ruolo cruciale nel funzionamento della frizione, soprattutto nei modelli con frizione a bagno d'olio. Un olio non conforme alle specifiche può causare problemi di trascinamento, rumorosità e difficoltà nell'innesto delle marce.
Va messo con le specifiche giuste.
Cambio Robotizzato: Pro e Contro
Per iniziare a spiegare come funziona il cambio robotizzato, bisogna innanzitutto dire che le funzioni manuali sono sostituite da quelle automatiche. Di solito rientrano nella categoria “robotizzati” anche quei cambi progettati per avere attuazione automatica che, però, presentano un sistema meccanico tipico dei cambi manuali. Gli ingranaggi, quindi, sono accoppiabili con manicotti e sincronizzatori.
Il cambio robotizzato è formato da una sola leva con i seguenti comandi:
- [R]: Retromarcia
- [N]: Neutral, folle
- [A]: Auto, marcia
- [+/-]: Sequenziale, spostando avanti e indietro la leva o con i paddles (optional).
Il cambio è meccanico e, quindi, è necessario passare in folle per cambiare marcia.
Passando ad una marcia successiva, il cambio esegue lo stacco di gas, mette in funzione la frizione, cambia la marcia, riattacca il gas e disattiva la frizione. Sono i motorini elettronici gestiti dal computer ad eseguire il tutto.
Come Funziona il Cambio Robotizzato
C’è la centralina che, per mezzo degli attuatori, rende possibili i movimenti della frizione e l’innesto delle marce. Il tutto avviene in modo autonomo.
Le operazioni eseguite comprendono il processo di stacco della frizione, il passaggio di rapporto di trasmissione tra una marcia e l’altra ed il conseguente riattacco della frizione.
Questi processi sono comunicati alla centralina motore. Lo scopo è di non considerare la richiesta coppia motrice che viene dal pedale dell’acceleratore per fare scendere il regime di giri negli incrementi di marcia oppure per accelerare il motore nelle scalate ingranaggi, con un effetto “Doppietta”.
Attuatori Elettrici ed Idraulici
I movimenti del cambio robotizzato avvengono tramite attuazione elettrica o idraulica, con lubrificazione separata. I vantaggi degli attuatori elettrici sono il peso minimo ed un costo limitato rispetto agli attuatori idraulici. Questi, però, consentono una più alta velocità di attuazione.
Automobili meno prestanti, come la Smart, funzionano con attuatori elettrici.
Doppio Funzionamento: Manuale o Automatico
Il cambio robotizzato ha un duplice sistema di funzionamento: manuale o automatico. Quando c’è la funzione automatica, è la centralina a stabilire i cambi di rapporto. Con l’opzione manuale, invece, il driver sceglie quale rapporto utilizzare ed inserire. Può farlo con una leva classica o con “Paddles” se ci sono bottoni o levate sullo sterzo.
Da notare che per la casa madre costruire un cambio robotizzato conviene rispetto ad uno tradizionale automatico. Il modello robotizzato consuma di più. Deve, inoltre, poter dare potenza se si deve accelerare improvvisamente.
I Vantaggi del Cambio Robotizzato
Naturalmente, esso è facile da usare rispetto ai modelli manuali. Risulta, quindi, di maggiore praticità. Il cambio robotizzato è anche economico se confrontato con i cambi automatici standard con convertitori di coppia.
Il modello automatizzato, infatti, condivide molti elementi di meccanica di cambi manuali, prodotti su larga scala. Infine, il funzionamento del cambio robotizzato è simile a quello manuale. Non si presentano, infatti, gli slittamenti presenti con convertitore di coppia.
Assenti anche le fluttuazioni di regime motore del cambio a variazione continua (Cvt tipo Mercedes Classe A /B ).
Quali Svantaggi con il Cambio Robotizzato?
Il cambio risulta meno affidabile del cambio manuale, non possedendo elettronica ed attuatori. Il costo, inoltre, è maggiore. Infine, occorre tener presente il vuoto della coppia motrice trasmessa durante la fase di cambio marcia.
A detta di alcuni driver, il cambio robotizzato sarebbe piuttosto fastidioso perché l’interruzione di coppia risponde a comandi automatici. Lo stesso funzionamento, se attivato direttamente dal guidatore con il rilascio dell’acceleratore per cambiare marcia, risulta normale.
Questo fenomeno diventa ancora più accentuato quando cresce la coppia trasmessa alle ruote motrici. Con un motore più potente, cambiando prima e seconda con l’acceleratore al massimo, la rilevazione di questa anomalia sarebbe evidente.
Progettazione Modifiche al Cambio Robotizzato
Considerando queste segnalazioni, i progettisti hanno presentato diverse modifiche alla trasmissione. L’intervento di maggiore successo ed importanza è stato il cambio a doppia frizione.
In questo caso, le marce pari e dispari si innestano su un altro albero primario e vengono collegate ad ognuna delle due frizioni. La centralina, quindi, si occupa della gestione dell’innesto anticipato della la marcia superiore.
Il cambio marcia avviene disinnestando una frizione ed innestando contemporaneamente l’altra. Fluidità e velocità caratterizzano le operazioni.
Usare l’Additivo Giusto
La conoscenza pratica di pro e contro cambio robotizzato ci ha portato a studiare in modo approfondito il miglior modo di manutenzione. Nello specifico, l’area tecnica ha trovato l’additivo che può migliorare le performance dei cambi robotizzati. Il prodotto protegge ogni suo componente e risolvere anomalie. Si chiama “Silver Power Nanotech” l’additivo nanotecnologico.
Silver Power Nanotech
La riduzione degli attriti è molto importante. Gli obiettivi sono rendere più veloci le cambiate e diminuire i rumori dell’innesto marcia. Questo è fondamentale soprattutto nei sistemi di cambio all’avanguardia e di ultima generazione.
Qui, infatti, il sistema di accoppiamento ingranaggi è del tipo a “denti dritti” ed i comandi del cambio marcia sono “elettroattuati”. L’additivo Silver Power Nanotech per cambi robotizzati nasce proprio per rendere agevole l’accoppiamento e l’innesto del cambio e per dare velocità alle cambiate.
L’uso del prodotto favorisce, inoltre, la diminuzione delle temperature di esercizio e combatte l’ossidazione del lubrificante. Allo stesso tempo si attiva la protezione dei paraoli.
Silver Power Nanotech è particolarmente indicato nei cambi per SMART serie nuova e precedente. Viene, inoltre, considerato indispensabile su cambi Fiat, Citroen con IMPIANTO Marelli, ALFA MITO e GIULIETTA con cambio TCT ed altri.
I cambi Robotizzati a Doppia Frizione tipo TCT per Alfa Romeo
Come succede per trasmissioni a doppia frizione di varie tipologie, come DSG Volkswagen o 7G-DCT Mercedes-Benz (novità su Classe A e B modelli 2012), i due alberi coassiali primari gestiscono la rapidità di cambiata. Nello specifico, azionano separatamente uno le marce pari e uno le marce dispari.
Ogni albero è corrispondente a una delle due frizioni. Il funzionamento è simultaneo: all’innesto di una delle due si disinnesta l’altra.
Caratteristiche cambio TCT Alfa
Le frizioni si muovono tramite gli attuatori. Questi sono di differenti categorie: idraulici, elettrici o elettroidraulico. Il cambio TCT Alfa ha un attuatore per la frizione delle marce pari e uno per le marce dispari. Tutti e due sono elettroidraulici.
Il primo è posizionato collocazione dentro la campana del cambio, sotto il pacco frizione. Il secondo è sulla parte posteriore del cambio.
Il cambio TCT ha le seguenti caratteristiche:
- frizione doppia a due dischi a secco
- pompa dell’olio di tipo elettrico
- pressione di lavoro olio da 44 a 55 bar
- gruppo elettroidraulico esterno
Il Cambio CVT
Il cambio CVT, acronimo di “Continuously Variable Transmission”, non è altro che una trasmissione automatica con variazione continua e teoricamente infinita del rapporto, con valori compresi tra un minimo e un massimo, in grado di mantenere costante il regime di rotazione dell’elemento propulsore.
Il funzionamento di una trasmissione di questo tipo permette infatti di svincolare la velocità di rotazione del motore rispetto alla velocità di rotazione dell’albero in uscita dalla trasmissione.
Una trasmissione molto simile ai variatori a rulli e molla di contrasto, adottati sui moderni scooter, ma leggermente più complessa perché si affida a un circuito idraulico in pressione per l’azionamento e a una elettronica sofisticata per il controllo e la gestione.
Alla base di tutto vi sono due pulegge, una connessa al motore e una all’albero di uscita dalla trasmissione, collegate insieme tramite una cinghia di trasmissione che genera delle forze di attrito.
Questa cinghia trapezoidale, molto resistente ma allo stesso tempo molto flessibile, è formata da tantissime piastre metalliche trasversali e moltissimi nastri di acciaio longitudinali.
Grazie alle piastre trasversali la cinghia riesce a garantire la presa per attrito dei fianchi sulle pulegge e la trasmissione del moto nonché della coppia che è garantita per mutua compressione fra piastre contenute dai nastri e non per tiro della cinghia.
Grazie, invece, ai nastri longitudinali le piastre trasversali sono tenute tutte insieme così da dare forma alla cinghia.
Le pulegge con sezioni a V, dal canto loro, sono composte entrambe da due dischi coassiali con superficie conica. Questi dischi, che sono mobili assialmente, consentono la variazione continua del rapporto di trasmissione.
Essendo, infatti, la lunghezza della cinghia di trasmissione fissa, se noi avviciniamo o allontaniamo i dischi conici di una puleggia allora l’altra puleggia dovrà per forza adattarsi in modo inverso.
Quindi, esattamente come avviene nella trasmissione a variatore di uno scooter o nella trasmissione a catena di una mountain-bike con cambio dei rapporti, se noi allontaniamo gli uni dagli altri i dischi di una stessa puleggia allora andiamo a far scivolare la cinghia lungo i fianchi fino al centro della puleggia.
Se noi, invece, avviciniamo gli uni dagli altri i dischi di una stessa puleggia allora andiamo a far salire la cinghia lungo i fianchi fino all’estremo della puleggia. In questo modo scorrerà in un’orbita di diametro relativamente grande che equivale a un grande ingranaggio nei cambi convenzionali.
Naturalmente quando una puleggia si allarga e la cinghia scende al suo interno contemporaneamente l’altra puleggia si stringe e la cinghia sale verso l’esterno della puleggia.
Dato che la distanza tra le pulegge e la lunghezza della cinghia sono fisse, allora a una data diminuzione del diametro utile di una puleggia deve corrispondere un proporzionale aumento del diametro dell’altra.
Ora però vi starete chiedendo che cosa causa o genera lo spostamento dei dischi delle pulegge. Nello scooter è la forza centrifuga a far spostare i rulli o massette all’interno del variatore (puleggia motrice) causando uno spostamento assiale di tutta la puleggia che genera una variazione di rapporto.
Contemporaneamente anche la seconda puleggia (conduttrice o di trasmissione) si sposta per assecondare la variazione di rapporto ma verrà prontamente riportata nella posizione iniziale dalla molla di contrasto non appena la forza centrifuga non sarà più sufficiente a mantenere la puleggia motrice in quella posizione.
Nelle auto, invece, si utilizzano pompe a olio ad alta pressione e attuatori idraulici controllati elettronicamente da centralina per generare la pressione massima necessaria in primis per premere i due coni delle pulegge sulla cinghia evitando lo slittamento e in secondo luogo per muovere le pulegge in modo da coprire tutte le possibili condizioni di utilizzo.
Nei cambi CVT di ultimissima generazione si è però riusciti, tramite l’elettronica, a ricreare e gestire una sorta di posizioni fisse per entrambe le pulegge in modo da simulare un funzionamento analogo a quello di un cambio tradizionale.
Basandosi su alcuni valori come velocità, regime motore, carico applicato, coppia erogata e coppia resistente, la centralina impone alle pompe idrauliche di generare dei valori di pressione prefissati in modo da far spostare le pulegge in determinate posizioni così da simulare dei veri e propri rapporti.
Altra informazione sicuramente affascinante è la metodologia con la quale questo tipo di cambio automatico accoppia la trasmissione al motore nelle partenze da fermo. Vi sono diverse modalità di accoppiamento che si differenziano in base al quantitativo di coppia da trasmettere, alla tipologia di cambio CVT e alla scelta progettuale del costruttore.
Per motori che generano coppie molto basse, intorno ai 100 Nm, viene adottata la frizione elettromagnetica a polveri. Questa frizione esente da usura è composta da due dischi, uno collegato al motore e l’altro al cambio, che vengono accoppiati attraverso il passaggio di corrente che magnetizza la polvere ferrosa che li separa, la quale si “attacca” così ad entrambi come una calamita.
Per motori che generano un quantitativo di coppia maggiore viene adottato il classico convertitore di coppia, come sui veri e propri cambi automatici, con bloccaggio dello slittamento che si attiva già alle basse velocità per non penalizzare consumi e prestazioni.
Questa soluzione non solo consente una maggiore scorrevolezza e un maggior comfort ma anche una risposta più decente unita a un maggior quantitativo di coppia trasmissibile a fronte di un gruppo più complesso, pesante e costoso.
Seppur sia quello in grado di garantire il miglior abbinamento tra la curva di coppia motore e quella di coppia resistente consentendo in ogni condizione di attuare il rapporto più adatto a massimizzare sia le prestazioni che l’efficienza energetica del motore, questo tipo di cambio non è sicuramente esente da alcuni aspetti negativi non proprio trascurabili.
Sicuramente è soggetto a maggiori perdite interne, causate dall’attrito tra la cinghia e le pulegge, rispetto a un classico cambio automatico a convertitore di coppia.
Le maggiori perdite meccaniche rendono questo tipo di cambio meno efficiente anche rispetto ai moderni cambi manuali. Inoltre, a causa della cinghia trapezoidale che lavora sui fianchi per attrito, questa tipologia di trasmissione automatica è in grado di trasmettere al massimo 380 / 400 Nm di coppia e quindi non risulta adatta per motori, specie sovralimentati, di grossa cubatura.
Il Funzionamento della Frizione
Le frizioni sono progettate per innestare e disinnestare la trasmissione dal motore in occasione, ad esempio, del cambio di marcia. In questo modo gli alberi di ingresso e uscita dalla frizione sono disaccoppiati e la trasmissione di potenza viene interrotta.
Un requisito fondamentale è che il trasferimento della coppia motrice alla trasmissione avvenga in modo graduale e regolare.
La capacità di coppia di una frizione può essere incrementata con l’aumento del coefficiente di attrito fra i materiali a contatto, diametri crescenti, o maggiore carico elastico delle molle di pressione.
Un approccio alternativo per aumentare la capacità di trasmissione di coppia è quello di aumentare il numero di superfici di attrito.
Il volano è un grande disco in acciaio o alluminio. Il disco della frizione è una piastra in acciaio, ricoperta da un materiale di attrito inserito tra il volano e lo spingidisco.
La piastra di pressione è una superficie di attrito metallica caricata a molla e imbullonata al volano. Quando il pedale della frizione viene premuto, il “cuscinetto di lancio” spinge il meccanismo di rilascio dello spingidisco.
Il funzionamento della frizione viene eseguito meccanicamente o con un sistema di pressione idraulica. Un meccanismo di frizione a cavo è relativamente semplice. Un cavo collega il pedale della frizione direttamente alla forcella di rilascio della frizione.
Su una frizione ad azionamento idraulico, un cilindro principale viene solitamente azionato direttamente dal gruppo del pedale della frizione.
Vantaggi dei Sistemi Idraulici
I sistemi idraulici richiedono una minore pressione sul pedale e forniscono una forza più uniforme all’innesto della frizione.
- Adatto per velocità del motore elevate.
- Minore forza sul pedale, meno attrito poiché sono necessarie meno parti per azionare la frizione.
Elementi di attrito in materiali ceramici stanno diventando sempre più popolari per le frizioni per veicoli utilizzate per impieghi gravosi. Il materiale in questione è costituito da polvere ceramica e rame, viene compresso e riscaldato in modo che il rame fonda e crei adesione fra le particelle ceramiche.
Rumori Anomali: Cosa Indicano?
Rombo eccessivo del motore: per quanto possa sembrare “gratificante”, se l’auto comincia ad emettere un rumore quasi da auto sportiva, molto probabilmente c’è un guasto all’impianto di scarico. Generalmente può esserci un foro nella marmitta o un danno al collettore di scarico, in ogni caso è necessario ripararlo il prima possibile.
Rumore metallico di trascinamento: se si avverte un suono simile al movimento irregolare di ingranaggi, la prima indiziata è la frizione. Questo tipo di rumore lo si può riscontrare durante le cambiate ed è indice di un problema a monte del pedale della frizione: se è idraulica potrebbe esserci una bolla d’aria nel circuito, se è a filo potrebbe essersi allentato il cavo. Se non ci sono problemi col pedale, il problema è da imputarsi ai sincronizzatori delle marce.
Tonfo sordo: se si avverte un suono secco quando si accelera con marcia alta o durante le scalate probabilmente potrebbe esserci un problema ai supporti del motore: il logoramento può comportare il mancato assorbimento dei movimenti del motore, con conseguenze sulla stabilità della vettura. Un altro tipo di suono secco può essere generato dagli ammortizzatori scarichi quando si viaggia su terreni sconnessi o si incontra un fosso.
Forte ticchettio in curva: questo tipo di rumore è spesso causato dai giunti omocinetici degli snodi che collegano le ruote alla trasmissione. Quando si logorano non riescono più a ripartire correttamente il carico sugli assi della vettura e provocano un forte rumore quando vengono sollecitati in curva.
Click e mancato avvio del motore: se, girando la chiave, l’unico responso che si ha dall’auto è un anomalo click, è quasi certo che l’unico ostacolo al corretto avviamento del motore è la batteria scarica: il suono è provocato dall’elettromagnete che innesta il motorino di avviamento sul volano e diventa più evidente quando non è coperto dal forte suono del motorino di avviamento.
Fischio: se si avverte un fastidiosissimo fischio che pare modularsi a seconda dell’accelerazione, è giunta l’ora di dare un’occhiata alla cinghia servizi. Fondamentale per il corretto funzionamento dell’alternatore, può comportare ad un rapido scaricamento della batteria.
Vibrazione metallica: un suono molto comune e spesso ignorato è quello simile ad una leggera vibrazione proveniente da una delle ruote.
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