Da sempre, la trasmissione della potenza è cruciale quanto la sua produzione nei trattori agricoli. Il compito di trasportare il moto dal propulsore al terreno è la ragion d’essere della trasmissione, un comparto che ha conosciuto un progresso dirompente negli ultimi decenni. Basti pensare che alla fine degli anni '80 i cambi erano ancora tutti meccanici, e il primo Vario di Fendt risale al 1995 (serie 900 Vario). In un quarto di secolo siamo sostanzialmente passati dalla leva che ingranava le marce alle moderne trasmissioni a variazione continua, in cui basta spingere una cloche per passare da 0 a 50 o 60 km/h in una progressione continua.
Grazie a una gestione elettronica che ormai fonde in un solo corpo trasmissione e generazione della potenza, la macchina lavora sempre al meglio delle sue condizioni: vale a dire con i minori consumi o, qualora richiesto dall'operatore, massimizzando le rese anche a costo di spendere qualcosa di più. Siamo, insomma, su un altro pianeta, rispetto al vecchio cambio con quattro marce e due retro. E dal momento che le trasmissioni a variazione continua non sono più un tabù nemmeno sotto i 150 cavalli, abbiamo deciso di dedicarvi una panoramica, limitandola ai trattori da campo aperto, per evidenziare similitudini e differenze tra le soluzioni presenti sul mercato.
Ci occuperemo, principalmente, della parte hardware, ovvero di meccanica e idraulica, pur sapendo che altrettanta importanza è rivestita dal software che ne coordina l’azione. Lo prova il fatto che trasmissioni sostanzialmente identiche hanno, in campo, comportamenti molto diversi, al punto da non essere quasi riconoscibili come sorelle. Infatti, sollevando la cabina e dando un’occhiata nell’alloggiamento, troviamo sempre un cambio ZF.
Produttori di Trasmissioni a Variazione Continua
Riducendo all’essenziale, vi sono quattro costruttori che producono, oggi, cambi a variazione continua. Il primo - anche in ordine di tempo - è chiaramente Fendt, che ha fatto del Vario una costante di tutta la sua gamma. Come sanno bene i lettori, oggi non c’è trattore di Marktoberdorf che non monti il celebre modulo. Abbiamo poi ZF, che è un gruppo specializzato in trasmissioni (non soltanto agricole) e vende i suoi prodotti a chiunque li richieda. Troviamo pertanto le sue trasmissioni su diversi marchi. Seguono New Holland, che deriva il suo Autocommand dal cambio a variazione continua di Steyr, e, infine, John Deere, che dichiara di costruire in casa i cambi delle serie principali.
Volendo semplificare ulteriormente, tuttavia, dovremmo dire che in realtà le interpretazioni del cambio a variazione continua non sono quattro, ma due: quella del Vario Fendt, che privilegia l’idraulica, e le altre, che - chi più, chi meno - hanno una componente meccanica prioritaria. Si tratta di scaramucce commerciali, in gran parte. Tanto è vero che i sopracitati costruttori sfruttano questa particolarità per sottolineare come la forte presenza di potenza meccanica riduca la dissipazione di cavalli e prevenga possibili surriscaldamenti dell’olio, con conseguente perdita di potenza.
In ogni caso, qui non vogliamo dare conto di come i fabbricanti promuovono i loro prodotti, ma di come questi ultimi sono realizzati e funzionano. Partiamo, allora, proprio dal Vario, per diritto di nascita e di diffusione.
Fendt Vario: Priorità all'Idraulica
Vediamo, allora, questo Vario nella sua essenza. Che si concretizza in una componente idraulica e una meccanica. Con la prima rappresentata da due unità idrostatiche - aventi di volta in volta la funzione di pompa o di motore - e la seconda costituita dall’arcinoto riduttore epicicloidale, che riceve il moto dall’albero motore e lo trasmette alla pompa idraulica. Vi è poi una seconda componente meccanica, ovvero il cambio di gamma, che permette il passaggio dalla prima alla seconda velocità (rispettivamente, campo e strada).
Sulle macchine più piccole, per ragioni di spazio e potenza espressa, le componenti idrostatiche sono due: una pompa e un motore. La definizione è di comodo perché, come abbiamo scritto e come vedremo, ognuno di essi può funzionare come pompa o motore, a seconda della situazione. Il doppio motore, spiegano i tecnici di Fendt, ha un solo scopo: guadagnare spazio. I due elementi, infatti, lavorano sullo stesso albero, in sincrono e sono entrambi sempre attivi. Usando due componenti, tuttavia, si riesce a ottenere la stessa potenza con minor ingombro.
La caratteristica principale del Vario è che la trasmissione di potenza si ottiene prevalentemente per via idraulica. La variazione della velocità avviene grazie alla variazione della portata della pompa e dei motori, provocata dall’inclinazione del corpo-pompa. Quando la pompa passa dall’inclinazione massima all’essere in asse con l’albero, aumenta la sua portata. La completa rotazione della pompa, inoltre, cambia il flusso dell’olio e permette di ottenere l’inversione del moto senza ricorrere a organi meccanici. In questa situazione, il motore funziona come una pompa idraulica e la pompa, di conseguenza, svolge le funzioni di motore.
«L’elemento fondamentale del Vario è la semplicità: sia concettuale, sia strutturale. Non ci sono ingranaggi, ma soltanto tre componenti, grazie alle quali si fa tutto. Questo facilita la sostituzione del cambio, in caso di problemi, e rende il Vario estremamente funzionale», ci spiegano dalla sede italiana di Fendt.
Il limite di questa soluzione, non a caso evidenziato con puntualità dai concorrenti, è che una trasmissione essenzialmente idraulica del moto assorbe un certo numero di cavalli. Altra particolarità del cambio Vario cui in Fendt tengono particolarmente è l’impiego di un circuito dell’olio separato, con serbatoio dedicato.
ZF Eccom e Terramatic: Priorità alla Meccanica
Inutile spendere parole su ZF, un colosso del settore trasmissioni che detta legge in campo automotive e anche agricolo da ormai ottant’anni. In materia di variazione continua, produce due moduli: la Eccom e la Terramatic, montate da diversi marchi di tutti i paesi. Il principio di funzionamento, per tutti, è piuttosto diverso da quello del Vario Fendt, in quanto il cambio ZF dà priorità non all’idraulica, ma alla meccanica. È infatti composto da quattro gamme meccaniche formate da altrettanti riduttori epicicloidali, che si innestano per mezzo di gruppi di frizioni elettroidrauliche multidisco, cui si aggiungono un gruppo-frizione per il freno e uno per l’inversore.
La componente idraulica è invece composta da una pompa e un motore. Ne deriva che, in questa situazione, tutta la potenza è trasmessa per via meccanica, come se si trattasse di un cambio powershift. Conseguenza di questo principio di funzionamento è che a quattro velocità ben determinate, il cambio funziona in modalità totalmente meccanica. Indicativamente, attorno a 5, 15, 30 50 km/h. In ogni caso, sottolinea ZF, la componente di potenza meccanica è sempre almeno il 60% della potenza totale espressa.
A quel punto, ruota completamente in senso inverso e si riparte da capo con la nuova gamma.
New Holland Autocommand: Un Approccio Misto
Il cambio a variazione continua di New Holland è arrivato sul mercato nel 2008. La soluzione casalinga nacque in Austria, presso la Steyr: marchio di trattori locale acquisito nel 1999 dal gruppo Cnh. Concettualmente, la trasmissione di Steyr/Cnh ricorda da vicino quella di ZF. È infatti formata da un elemento idrostatico e da uno meccanico: il primo è la classica combinazione pompa-motore, mentre il secondo è composto da due o quattro gamme più una o due retromarce.
Nel dettaglio, sui T5e T6 abbiamo una Cvt (di recente introduzione) con due gamme e una retro, mentre dal T7 vi sono quattro gamme e due moduli per la retromarcia. Nella soluzione di Cnh la componente idraulica, pur minoritaria, è sempre presente. L’albero motore incontra infatti in primo luogo la parte idrostatica, che è seguita dal planetario, su cui si ingranano le gamme meccaniche. Un albero, invece, va direttamente dal planetario al codino della Pto.
Il moto prodotto dal propulsore è così gestito nel solito modo da pompa e motore idraulici e si trasmette poi, tramite il planetario, alle gamme meccaniche, che si innestano in sequenza, grazie a un sistema di sincronizzataori e frizioni.
John Deere Auto Powr (IVT): Variazione Infinita
Tra la doppia gamma meccanica di Fendt e le quattro sincronizzate di ZF e New Holland, John Deere ha scelto una soluzione intermedia: tre gamme affiancate dalla classica unità idrostatica. Il cambio prodotto in casa, denominato Auto Powr, risale al 2001 e ha molto in comune con quello del gruppo tedesco: abbiamo infatti una unità idrostatica, composta da due elementi, e tre gamme meccaniche, più il classico inversore della direzione.
Come per gli altri cambi a variazione continua che danno prevalenza alla meccanica, un ruolo fondamentale è svolto dal gruppo epicicloidale. Che, in estrema sintesi, è composto da una corona (dentata verso l’interno), un ingranaggio centrale (sole) e tre o più ingranaggi che ingranano con il sole e la corona. A seconda che il moto sia trasmesso dal sole, dalla corona o da uno o più planetari, si ottengono differenti velocità. Le quali, combinate con le tre gamme meccaniche, danno una accelerazione continua da 0 alla velocità massima.
Per questo motivo, e non essendovi gamme da campo o strada, John Deere preferisce chiamare la sua trasmissione Ivt: tradotto, variazione di velocità infinita. Come per ZF, abbiamo dunque una potenza meccanica che è sempre prioritaria e va dal 60 al 100% della potenza totale. Assicurando, sostiene il costruttore, sia un ridotto assorbimento di potenza, sia un adeguato freno-motore.
Come abbiamo già visto, l'idrostatica serve a ripartire il moto, grazie alla variazione di portata della pompa e del motore idrostatico. Altro elemento caratterizzante dell’Auto Powr è la lubrificazione forzata (non vi è cambio in bagno d’olio).
SDF T3500: Combinazione di Potenza Idraulica e Meccanica
Anche il gruppo Sdf ha, dallo scorso anno, un proprio cambio a variazione continua. Montato per il momento, a quanto ci risulta, sulle macchine da frutteto e vigneto e sui Deutz-Fahr della Serie 6. Si tratta del T3500, che combina un motore idrostatico con un cambio powershift a doppio stadio, in modo da creare una variazione continua a doppia gamma meccanica.
La prima di queste è per il lavoro in campo e raggiunge i 23 km/h, mentre la seconda copre il range tra 23 e 40 km/h. Raggiunti, questi ultimi, a 1650 giri, mentre a 2200 giri si ottiene la velocità massima, che è di 53 km/h. Logica conseguenza di questa struttura è che il cambio offra una combinazione di potenza idraulica e meccanica, con due velocità in cui il trattore si muove quasi esclusivamente in trasmissione meccanica.
Inversore Elettro-Idraulico: Comfort e Velocità
L'inversore elettro-idraulico offre vantaggi significativi in termini di comfort e velocità nelle manovre. L'inversione di marcia avviene in modo più rapido e fluido rispetto agli inversori meccanici, migliorando l'efficienza operativa.
Trasmissioni Meccaniche con Controllo Elettro-Idraulico
I dispositivi come il Power Clutch system e lo Smart Breake & Go rappresentano il primo step evolutivo delle trasmissioni meccaniche con controllo elettroidraulico della frizione. Il primo, apre e chiude la frizione attraverso un pulsante posizionato sulla leva del cambio senza che l'operatore debba premere il pedale della frizione. Non solo.
Il massimo sviluppo in termini di trasmissione per il Gruppo BCS è il sistema AI-Tractor che affianca l'inversore elettroidraulico Easy Drive per offrire 3 diverse modalità di guida cambiando completamente il comportamento della macchina. La modalità Muletto, pensata per la movimentazione di materiali, gestisce acceleratore, freni e frizione solo con l’acceleratore, mentre nella Frena e Va il solo comando del freno semplifica arresto e ripartenza, mantenendo un numero di giri motore costante ideale per l'uso della Pto.
Trasmissioni Landini Serie 5: Versatilità e Opzioni
La versatilità dei 5-100, 5-110 e 5-120 passa dalla disponibilità di ben otto trasmissioni made in Argo Tractors. L'inversore è, invece, idraulico sulle altre quattro trasmissioni: due Power Four e due T-Tronic con tre marce powershift Hi-Medium-Low da 36AV +12RM o da 48AV + 16RM con super riduttore. Tali versioni offrono 16 marce nel range di velocità da 4 a 12 chilometri orari. Sul 5-085 sono disponibili tre trasmissioni: Power Four da 12AV + 12RM con inversore meccanico o idraulico, Power Four con Hi-Lo da 24AV + 24RM con inversore elettroidraulico e T-Tronic con HML da 36AV + 12RM con inversore elettroidraulico.
| Modello | Trasmissioni Disponibili | Inversore |
|---|---|---|
| 5-100, 5-110, 5-120 |
| Meccanico o Idraulico |
| 5-085 |
| Meccanico o Elettro-Idraulico |
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