La maggior parte degli automobilisti considera la scelta dell’auto come una scelta alternativa. Puoi utilizzare il pedale della frizione e il cambio o lasciare che il cambio automatico faccia il lavoro pesante con un convertitore di coppia e un ingranaggio planetario. Tuttavia, esiste anche una via di mezzo. Questo è spesso chiamato stick semiautomatico, automatico manuale o senza frizione. Il termine tecnico è cambio a doppia frizione.
Le squadre da corsa utilizzano trasmissioni manuali sequenziali da molti anni. Con un’auto disponibile in commercio? Questo è più nuovo. L’industria definisce questo segmento con un modello specifico: Direct Shift Transmission (DCT). Esaminiamo come funzionano queste macchine, come si confrontano con le tradizionali macchine automatiche e manuali e perché alcuni esperti affermano che questo è il futuro del cambio.
Fallo o lascialo andare
Il DCT funziona effettivamente come due trasmissioni manuali impilate nello stesso alloggiamento. Per comprenderne l’importanza, dobbiamo ricordare come funzionano i manuali standard. Premere la frizione. Ciò può causare il disinnesto del motore dalla trasmissione, riducendo la potenza. Spostare la leva per far scorrere l’ingranaggio alla dimensione della marcia successiva. Il sincronizzatore inserisce le marce e smette di macinare. Rilasciare la frizione. La corrente è stata ripristinata.
Questo crea un divario. Spegnere e riaccendere. Questa confusione può causare un “carico d’urto”. Un autista professionista può disorientare i passeggeri durante il cambio.
Una configurazione a doppia frizione utilizza due frizioni ma non richiede un pedale. Come in un’auto normale, l’elettronica e l’idraulica complesse controllano la frizione, ma la frizione funziona in modo indipendente. Una frizione gestisce le marce dispari (1a, 3a, 5a e retromarcia). Il secondo controlla anche le marce: 2a, 4a e 6a.
Questa configurazione consente il cambio marcia senza disturbare la trasmissione della potenza alla trasmissione. Succede in ordine.
Albero motore a doppia frizione
Questo progetto si basa su due assi concentrici. L’albero esterno utilizza ingranaggi pari. L’albero interno utilizza un numero dispari di ingranaggi. Ruotano indipendentemente.
Quando si inserisce la terza marcia, la potenza del motore passa attraverso la prima frizione all’albero con numero dispari. Ma la seconda frizione seleziona già la 4a marcia. Gli ingranaggi sono a posto. La sincronizzazione funziona. Tutto ciò di cui hai bisogno è la coppia.
Quando la vettura supera il punto di cambio, l’elettronica chiude la seconda frizione e apre la prima. La potenza viene immediatamente trasferita dagli alberi dispari a quelli pari. Non ci sono lacune. Nessuno shock.
Ecco perché il DCT sembra più veloce. Elimina le interruzioni di coppia comuni nei manuali tradizionali. Ma non è solo una questione di velocità. È tutta una questione di efficienza. A differenza del giunto idraulico di un convertitore di coppia automatico, ha un collegamento meccanico diretto. Approfitta dell’efficienza del funzionamento manuale e della comodità dell’automazione.
Tuttavia, non è privo di stranezze. Il sistema idraulico può sembrare instabile alle basse velocità. L’innesto della frizione richiede un tempismo preciso. Se il software esita, lo sentirai. Questo è un compromesso. Sostituisce il collegamento puramente meccanico dell’asta con un complesso doppio circuito idraulico.
Il risultato è una trasmissione che cambia incredibilmente rapidamente e con un’efficienza quasi brutale. È un compromesso tra coinvolgimento del conducente e comfort. Se valga la pena di affrontare la complessità della manutenzione è una grande domanda per gli acquirenti di oggi.
Descrizione dell’architettura della doppia frizione
La guida standard è semplice. Questo è l’albero di ingresso. Alza il pedale, togli la marcia, cambia e rimettila. È lineare. Questo è come previsto. È anche molto lento.
Una trasmissione a doppia frizione (DCT) inganna questo processo condividendo il carico. Utilizza due alberi concentrici invece di un set di ingranaggi.
Pensala come una bambola matrioska russa. L’albero esterno è cavo. All’interno è presente un albero interno fisso. Questi ruotano in modo indipendente e sono controllati da frizioni separate.
La distribuzione dei ruoli è speciale. L’albero cavo esterno gestisce le marce pari, ovvero la 2a e la 4a marcia. L’albero pieno interno ha una marcia dispari (1a, 3a e 5a).
Il segreto non è solo l’attrezzatura. Controllo della frizione indipendente.
Questa impostazione consente a una frizione di utilizzare un set di marce mentre l’altra frizione preseleziona la marcia successiva. Quando cambi marcia, i ruoli della frizione si scambiano quasi istantaneamente. Non c’è perdita di potenza. Nessun ritardo. Trasferisce semplicemente la coppia senza soluzione di continuità.
I manuali tradizionali non possono riprodurlo. C’è solo un disco della frizione. Devi rimuovere tutto per cambiare marcia. Il DCT mantiene in funzione metà della trasmissione mentre l’altra metà si prepara per la fase successiva. Ecco perché il cambiamento sembra fulmineo. Alimentazione continua. Zero interruzioni.
Il meccanismo dietro il cambiamento
Poiché le trasmissioni a doppia frizione (DCT) condividono lo stesso DNA delle tradizionali trasmissioni automatiche, si potrebbe pensare che sia necessario un convertitore di coppia per colmare il divario tra motore e trasmissione. Questo non è vero. Sono finiti i grandi connettori idraulici.
Invece, le moderne trasmissioni a doppia frizione si affidano a frizioni multidisco in bagno d’olio.
Pensa a una frizione “bagnata” come a un panino imbevuto di olio. Le piastre di attrito sono imbevute di lubrificante e hanno due importanti funzioni: ridurre l’attrito e, soprattutto, controllare l’intenso calore generato durante il cambio. Questa gestione termica consente a queste unità di gestire la coppia brutale dei motori ad alte prestazioni senza sciogliersi in scorie.
Mentre alcuni ingegneri hanno armeggiato con le configurazioni della frizione a secco per i sistemi DCT (imitando la semplice piastra esposta di una trasmissione manuale), tutte le attuali auto di produzione che seguono l’architettura DCT utilizzano frizioni a bagno d’olio.
Questa è una formula collaudata. Potresti aver già visto questa tecnica con solo due ruote. Molte motociclette ad alte prestazioni utilizzano frizioni a disco singolo per gli stessi motivi: tenuta e dissipazione del calore. La differenza è nella scala. La versione automatica è progettata per resistere a un uso estremo, cambiando marcia in pochi millisecondi mantenendo la trasmissione ben raffreddata durante gli spostamenti quotidiani o i percorsi del fine settimana.
Questa selezione di modelli non è solo per il raffreddamento. È una questione di precisione. La frizione a bagno d’olio garantisce un innesto fluido alle basse velocità e riduce le vibrazioni che hanno afflitto i primi tentativi DCT. Per i conducenti, ciò significa che l’auto sembra più un dispositivo messo a punto che un robot che cerca di imitare un essere umano.
Perché è bagnato? Problema di calore
Il motivo principale del wet design è la semplice fisica. Una trasmissione a doppia frizione cambia marcia innestando e disinnestando la frizione mentre il motore è collegato alle ruote. Questo crea attrito.
Una frizione a secco dissipa il calore nell’aria, in modo simile a una normale Honda Civic manuale. È molto leggero sono molto efficaci. Ma non è in grado di gestire la guida intensa e il traffico stop-and-go senza surriscaldarsi.
Le frizioni a bagno d’olio risolvono questo problema utilizzando il fluido della trasmissione come refrigerante. Il liquido circola attorno alle piastre, assorbe il calore e lo trasporta al frigorifero. Ciò consente al DCT di:
- Supporta carichi di coppia più elevati
- Dura più a lungo senza usurarsi
- Raggiunge uno stato stazionario da fermo.
Questo è un compromesso. Perdi un po’ di efficienza a causa della resistenza ai liquidi, ma guadagni in durata e raffinatezza. Per un’auto potente, questo è un accordo che puoi accettare senza esitazione.
Impatto nel mondo reale
Allora perché è importante per te?
Questo perché una frizione multidisco a bagno d’olio è il segreto di un cambio a doppia frizione adatto alla guida di tutti i giorni. I primi sistemi a doppia frizione, come il Ford Powershift di prima generazione e i primi motori DSG a frizione a secco Volkswagen, erano noti per i guasti. Sembra economico. Si rompe spesso.
Con la frizione bagnata la storia è diversa. Ciò consente a produttori come Porsche, Audi e BMW di dotare le loro macchine ad alta potenza a trazione posteriore del DCT. Ad esempio, la Porsche PDK è sicuramente il gold standard. Utilizza una frizione a bagno d’olio per gestire l’enorme coppia della 911 flat-six e cambia così velocemente che è quasi impercettibile. questo
Meccanismi di adesione e uscita
Proprio come la linfa vitale di un convertitore di coppia, la linfa vitale di una frizione multidisco a bagno d’olio è la pressione idraulica. Ma all’interno del pistone della frizione questo fluido gioca un ruolo speciale. Quando il sistema viene attivato, la pressione si accumula all’interno del pistone. Questa forza preme sulla molla elicoidale e la comprime. La molla si piega e spinge la pila di dischi della frizione e di attrito contro lo spingidisco stazionario.
È qui che i metalli e la matematica si incontrano. Le piastre di attrito non sono solo piastre piane. I denti interni sono progettati per colpire le scanalature del tamburo frizione. Se la geometria è sbagliata, la trasmissione si fermerà. Il tamburo si trova all’altra estremità del gruppo ed è collegato direttamente al cambio. La sua funzione è semplice: trasferire la potenza per far ruotare gli ingranaggi. Audi non ha incluso solo le molle nel suo modello a doppia frizione. Ho usato una combinazione di una piccola molla elicoidale e una grande molla a diaframma. Perché? Può sopportare coppie elevate senza sciogliersi o scivolare.
Le dimissioni sono il contrario. Ridurre la pressione del fluido. La primavera è rilassante. Il pacco frizione perde la sua forza di serraggio. Il potere si ferma. È molto bello È molto veloce. Ma ci si può fidare? Lo scopriremo presto.
Sta diventando sempre più chiaro il motivo per cui DCT è tecnicamente un manuale automatizzato. È fondamentalmente un cambio normale. Dispone di albero di entrata, albero secondario, ingranaggio, sincronizzatore e frizione. L’unica cosa che manca è un pedale. Computer, elettrovalvole e sistemi idraulici gestiscono il sollevamento pesante. Tuttavia, puoi prendere le decisioni. La paletta, il pulsante o la leva stessa indicano al computer quando cambiare marcia.
La vera vittoria qui è la sensazione di guida.
Velocità del cambio e controllo del conducente
Il passaggio alla marcia superiore richiede circa 8 millisecondi. È presto. Molti guidatori giurano che abbia l’accelerazione più dinamica del momento. Inoltre è andato tutto molto bene. Non sperimenterai la solita forte accelerazione o lo shock del cambio delle tradizionali trasmissioni manuali e di alcune trasmissioni automatiche con convertitore di coppia.
La tua scelta? Scegli tu.
Il DCT dà al conducente la libertà di scegliere se controllare le marce o lasciare che sia il computer a fare tutto il lavoro.
Perché non provare a cercare tu stesso i dispositivi? Buona fortuna. Vuoi un computer che prenda le decisioni per te? Può farlo meglio e più velocemente della maggior parte delle mani umane.
Efficienza del carburante e realtà del mercato
Il risparmio di carburante fornisce cifre interessanti. Il flusso di potenza dal motore alle ruote non viene ostacolato durante i cambi di marcia, il che aumenta notevolmente l’efficienza. Gli esperti suggeriscono che il DCT a 6 velocità offre un aumento relativo del 10% nell’efficienza del carburante rispetto a un tradizionale cambio automatico a 5 velocità. Per un’auto ad alte prestazioni, questo è un enorme vantaggio.
I produttori stanno lavorando alla tecnologia DCT, ma non tutti ci stanno lavorando attivamente. Cambiare le linee di produzione per gestire questi dispositivi complessi è costoso. Commissioni aggiuntive possono aumentare il prezzo di listino, il che potrebbe spaventare gli acquirenti attenti al budget che desiderano solo un trasporto affidabile.
Opzioni CVT
Anche altri produttori di automobili stanno investendo molto in varie tecnologie. Le trasmissioni a variazione continua (CVT) sono i principali contendenti. Regolazione continua dei rapporti di trasmissione con un sistema di pulegge e cinghia o catena. Non ci sono passaggi chiari. Accelerazione molto fluida.
Il CVT riduce gli shock del cambio e migliora significativamente l’efficienza del carburante. Tuttavia, c’è un grosso svantaggio. Questi non sono in grado di gestire le elevate richieste di coppia delle macchine ad alte prestazioni.
DCT non ha questa limitazione. Sono progettati per ambienti con coppia e potenza elevate. In Europa, le trasmissioni manuali continuano a dominare in termini di guidabilità ed economia, con le previsioni che le trasmissioni a doppia frizione potrebbero catturare il 25% del mercato. Al contrario, entro il 2012, si prevede che solo l’1% circa delle automobili prodotte nell’Europa occidentale avrà un CVT.
Le cose stanno cambiando. Abbiamo esaminato i meccanismi e le forze del mercato. Successivamente, guardiamo indietro alla storia di DCT e guardiamo al futuro.
Adolphe Kégresse è molto più che armeggiare con gli ingranaggi. È stato l’ingegnere che ha effettivamente inventato la trasmissione a doppia frizione. Potresti conoscerlo meglio dall’Halftrack, una strana macchina ibrida con infinite superfici in gomma. Sembra un carro armato ma si muove come una nave. Kégresse utilizza questi camion per conquistare terreni fuoristrada. Nel 1939 ebbe una nuova idea. Voleva creare un cambio a doppia frizione per le leggendarie auto Citroën “Traction”. La politica economica si è messa in mezzo. Il progetto è morto lì.
Decenni dopo, il concetto non è scomparso. Audi e Porsche hanno visto il potenziale. Hanno iniziato a usarlo per la prima volta nelle auto da corsa.
I vantaggi del Porsche PDK
Porsche Dual Clutch (o PDK) sta per il nome nella brochure. Originariamente era una leva del cambio semiautomatica. Progettato per la velocità, non per il comfort. Le auto da corsa 956 e 962C sono dotate di questa tecnologia.
Nel 1986 la 962 vinse la bandiera a scacchi alla 1000 Km di Monza, Campionato Mondiale Sport Prototipi. Questa è stata la prima vittoria per un’auto dotata di PDK. È più di un semplice trofeo. Ciò dimostra che il concetto della doppia frizione funziona anche sotto pressione.
Vittoria dell’Audi Pikes Peak
Anche l’Audi ha i suoi momenti. Nel 1985, l’auto da rally Sport Quattro S1 scalò il Pikes Peak. L’altezza della montagna è di 4300 metri. Questo è un test difficile per qualsiasi motore. Questa vettura utilizza una trasmissione a doppia frizione per vincere.
Ci sono due produttori. Due epoche diverse. Tuttavia, la tecnologia di base rimane la stessa.
Dal camion alla strada
La commercializzazione di questa tecnologia è stata difficile. Fino a poco tempo fa questo non era possibile nelle auto di tutti i giorni. La Volkswagen ha reso le sue operazioni più efficienti. Hanno concesso in licenza la tecnologia DualTronic di BorgWarner. Ciò rende l’attrezzatura economica e sufficientemente affidabile per l’uso stradale.
Se guardi le auto europee con DCT, vedrai che l’elenco è piuttosto lungo. Il Maggiolino Volkswagen ce l’ha. Lo stesso vale per il golf. Utilizza anche Touran e Jetta. Audi li installa sui suoi modelli TT e A3. Skoda equipaggia l’Octavia. Seat non ha dimenticato Altea, Toledo e Leon.
Il cambiamento è avvenuto in silenzio. Non è necessario essere un meccanico per accorgersene. La conversione è più veloce. Più liscio. Il divario tra la tecnologia delle corse e gli spostamenti quotidiani si sta riducendo. Ma qual è il design dietro? È ancora molto complicato. È ancora affascinante. Ed è ancora in evoluzione.
Ford entra nel campo della doppia frizione
Ford non si è tirata indietro. Il produttore sta ufficialmente lavorando per sviluppare la tecnologia a doppia frizione, sfruttando le sue attività europee e una joint venture 50-50 con lo specialista di trasmissioni GETRAG-Ford. Presentarono il prototipo al Salone Internazionale dell’Automobile di Francoforte del 2005. Questo è un cambio a 6 velocità.
La realtà produttiva è in ritardo rispetto all’hype. La prima generazione di veicoli equipaggiati con Powershift apparve sul mercato circa due anni dopo il loro debutto. La tecnologia è reale. Allunga semplicemente la sequenza temporale.
Come funziona il cambio a doppia frizione
Il meccanismo è più semplice di quanto suggerisce il marketing. Una configurazione a doppia frizione utilizza due frizioni separate. Uno controlla le marce dispari. Il secondo riguarda gli ingranaggi pari.
Queste unità funzionano in modo indipendente. Ciò significa che non è necessario il pedale della frizione. Turni coordinati dal computer. Risultato? Lo spostamento dura pochi millisecondi.
Per l’autista, l’esperienza è perfetta. L’accelerazione è più fluida. La coppia non viene interrotta durante il cambio di marcia.
Vantaggi rispetto ai tradizionali dispositivi automatici
Perché un sistema a doppia frizione? L’attrazione principale è l’efficienza. Di solito sono più efficienti nei consumi rispetto alle tradizionali trasmissioni automatiche. L’assenza di perdite nell’accoppiamento idraulico aiuta.
Anche l’esperienza di guida è stata migliorata. I turni sono più rapidi e precisi. Imita il funzionamento manuale e non richiede alcun intervento manuale.
È meglio di un cambio automatico standard? Per molte persone sì. L’efficienza del carburante migliora. Può spostarsi più velocemente. È una specie di ibrido.
Automatico o manuale?
Tecnicamente si tratta di una trasmissione manuale controllata da computer. Tuttavia, è funzionalmente automatico. Non ci sono pedali. Non è richiesto quasi alcun input dal controller.
Quindi il cambio a doppia frizione è un cambio automatico o un cambio manuale? Ha una via di mezzo. Utilizza la logica di selezione manuale delle marce, ma avviene automaticamente.
Dinamica di guida
Si può gestire come un cambio automatico tradizionale? Non esattamente. Il cambio richiede determinate abitudini di guida, ma il computer si occupa delle marce.
Possono verificarsi problemi se si spinge troppo o si lascia nel traffico per troppo tempo senza un adeguato raffreddamento. Per mantenere il sistema in salute, dobbiamo continuare a partecipare al processo di cambiamento. Non è del tipo “impostalo e dimenticalo” come un convertitore di coppia automatico.
“Devi ancora cambiare marcia affinché la trasmissione funzioni correttamente.”
Questa sfumatura è importante. È più di un semplice cambio. Questo sistema richiede l’input del conducente.
Informazioni dettagliate sul DCT
Per una comprensione più approfondita delle trasmissioni e della relativa tecnologia automobilistica, consulta le risorse elencate di seguito. Il panorama è in evoluzione. La tecnologia sta maturando. La scommessa iniziale di Ford li mette in lizza.
