Ducati brevetta un cambio seamless adatto sia al ‘racing’ che alla ‘serie’

Se la tipologia di trasmissione utilizzata in MotoGP sarà utilizzata anche nella prossima Panigale, è troppo presto per dirlo. Intanto scopriamo come funziona l’inedita trasmissione attraverso una analisi tecnica delle foto e schemi depositati.

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Il cambio seamless è stato ormai sdoganato in MotoGP. Dopo il debutto, ad opera della Honda, le altre case si sono, successivamente, adeguate per colmare lo svantaggio tecnico di un cambio tradizionale. La principale differenza, tra le due tipologie di trasmissioni consiste nel fatto che, il cambio ‘senza soluzione di continuità’ permette di evitare gli intrinsechi ‘vuoti’ di coppia, e quindi di spinta, nel cambio marcia. Il vantaggio, di un miglioramento del tempo di cambiata, grazie alla spinta continua, è inevitabile ma non rappresenta il maggior pregio.  “Per prima cosa c’è da dire che la differenza sul giro unico non è granché. Abbiamo fatto paragoni con i due cambi (-ndr- tadizionale e seamless) non era gran cosa. La differenza però arriva dopo 20 o 30 giri perché la moto diventa più facile da condurre, più stabile in accelerazione e in frenata, e in più stressa meno le gomme. È fantastico per il pilota perché la moto diventa più facile da portare al limite e commettere un errore diventa molto più complicato”. Il virgolettato è stato ripreso da una intervista a Valentino Rossi, risalente a sette anni fa, durante una comparativa tra le due trasmissioni svolta dal team Yamaha nelle fasi di sviluppo. Se lo afferma un nove volte campione del mondo c’è da fidarsi, ma cerchiamo di capire il perché di tale fenomeno. La mancanza di spinta, che si verifica nel transitorio tra un rapporto ed il successivo, ha una diretta influenza sul ‘tiro catena’ (approfondimento tecnico qui) con conseguente ripercussione sulla sospensione posteriore e quindi sulla dinamica della moto che tende a scuotere. La stabilità della moto ne risente maggiormente ad accentuati angoli di piega ove il seamless riesce a fare la differenza, grazie alla drastica riduzione della differenza di coppia, e a regalare maggior fiducia al pilota. Il maggior vantaggio di questa applicazione consiste nel rendere la moto più stabile, specialmente in curva, senza che vi siano scossoni innescati dal cambio marcia. Ciò è possibile grazie ad una trasmissione più lineare della coppia motrice dal propulsore fino alla ruota posteriore. Se siete curiosi di conoscere tutti gli altri vantaggi vi rimandiamo a questo articolo in cui Sylvain Guintoli, tester Suzuki di MotoGP, li svela in un interessante video esplicativo.

Il principio di funzionamento risulta piuttosto semplice. Quando si aziona la leva del cambio per variare rapporto, si preseleziona la marcia successiva lasciando innestata quella che sta trasmettendo la coppia. Il sistema, per un brevissimo lasso di tempo lascia entrambi i rapporti ‘attivi’, per poi disinnescare la marcia precedente solo quando la coppia è già trasmessa dall’altra. Al, semplice, funzionamento, si contrappone la complessa ingegnerizzazione che richiede tale dispositivo. Ogni produttore ha la propria tecnologia, ovviamente protetta da brevetti, e custodita gelosamente. In linea generale, il sistema, è in grado di disinnestare il precedente rapporto ed ingranare il successivo, autonomamente, ma meccanicamente grazie ad organi meccanici, con bassissime tolleranze dimensionali. L’elevato costo che tali lavorazioni comportano, rappresentano uno degli impedimenti che hanno rallentato lo sviluppo del prodotto applicato alle moto di ‘serie’. Inoltre, le Case non hanno voglia di mostrare, ai concorrenti, le proprie carte palesandole in una applicazione acquistabile da chiunque in concessionaria. Ducati, almeno sulla carta sembra aver rotto gli indugi. Stando al sempre ben informato sito britannico Bennets.co.uk, nel brevetto in questione è così letteralmente riportato “it is possible to realise a seamless gearbox mechanism integrated into a traditional gearbox, suitable both for mass production and racing.” (è possibile realizzare un cambio seamless, integrato in uno tradizionale, adatto sia alla produzione di serie che alle gare). Il sistema Ducati, mostrato nella foto di apertura, è appunto simile, almeno esternamente, ad una scatola cambio tradizionale. La frizione (201) è montata coassialmente sull’albero primario che a sua volta trasmette la coppia in uscita al secondario.

All’estremità interna della frizione, quella a contatto con l’albero primario, c’è un mozzo (109) che trasmette la coppia, attraverso due cuscinetti a rulli bloccabili, all’albero primario che però ha la particolarità di non essere un elemento unico bensì composto da due metà. Una porzione di albero è dedicata agli ingranaggi dei rapporti dispari (1°,3°,5°) l’altra dedicata ai pari (2°,4°,6°). Le due porzioni sono coassiali e quella che gestisce i rapporti dispari ruota internamente all’altra che può traslare assialmente. La coppia è trasmessa all’albero primario attraverso uno dei due cuscinetti (105 calettato sull’albero ‘disparo’ e 107 calettato sull’albero ‘paro’) che risulta bloccato grazie alla pressione esercitata, dalle scanalature della parte interna del mozzo, sui rulli del cuscinetto stesso. L’altro cuscinetto, privo di pressione, è libero e permette all’altra porzione di albero primario di ruotare. Altra particolarità del sistema, rispetto al cambio tradizionale che può ingranare un solo rapporto alla volta, consiste nel selettore che è in grado di innestare brevemente e contemporaneamente due rapporti simultaneamente. Questo è possibile farlo grazie all’albero primario in due porzioni e al mozzo opportunamente scanalato che è in grado di variare la pressione sui rulli dei due cuscinetti per bloccarli o sbloccarli sulla base della selezione del rapporto da parte del pilota. Quando si innesta il rapporto successivo, quello che sta trasmettendo la coppia rimane ancora ‘in presa’ fino a quando il sistema non diminuisce la pressione sul cuscinetto innestato. Quando la pressione su quest’ultimo si annulla, vuol dire che la marcia selezionata sta già trasmettendo la coppia e l’albero del rapporto precedente (ormai deselezionato) è nuovamente libero.

Per maggior chiarezza si prenda come riferimento lo schema sopra in sezione in cui risultano simultaneamente ingranate sia la 5° che la 6° marcia. Il cuscinetto in presa è quello dell’albero dei rapporti dispari (105) che in figura è quello all’estrema destra dell’albero primario (in basso). La velocità angolare in ingresso ωin è proprio uguale alla velocità angolare dell’albero ‘disparo’ ωodd. La velocità angolare in uscita ωout sarà ovviamente dipendente da quella in ingresso ma influenzata dal rapporto della geometria degli ingranaggi della 5° marcia (T5). Essendo innestata anche la 6° marcia, la velocità di rotazione dell’albero ‘pari’ ωeven sarà uguale alla ωout variata dal rapporto della geometria degli ingranaggi della 6° marcia (T6). Quando risulterà innestata solo la 6°, la pressione esercitata dal mozzo (109) traslerà sui rulli del cuscinetto ‘pari’ (107 che nello schema è a sinistra rispetto al 105) ed il flusso rappresentato dalle frecce (chiare e scure) risulterà in verso opposto con ωineven come condizione iniziale. Se, avendo letto l’analisi tecnica, non vi risulta completamente nuovo l’accorgimento di aver adottato due alberi coassiali del cambio (uno dedicato ai rapporti pari e l’altro ai dispari) è perché forse vi sta tornando in mente il DCT di Honda. Quello nipponico però è dotato di una doppia frizione gestite elettronicamente. Al di là dei regolamenti della MotoGP che non consentono un dispositivo DCT, c’è da considerare un considerevole aggravio di peso, circa 10 kg, che mal si sposa con una applicazione racing. Tornando al dispositivo brevettato a Borgo Panigale al momento è difficile prevedere se vedremo un’applicazione concreta su una moto stradale. Il fatto comunque che nei documenti, oltre agli schemi, siano presenti anche fotografie di una trasmissione reale, lasciano immaginare quantomeno uno stato prototipale avanzato.       

Fonti: Bennets.co.uk; motogp.com       

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