Uno degli elementi fondamentali affinchè l'automobile modifichi la propria velocità è senza dubbio il cambio, un sistema meccanico che permette di far aumentare o diminuire la velocità dell'automobile, ed è costituito da un complesso di sistema di ingranaggi a cascata che fanno variare progressivamente il rapporto di trasmissione e dunque la velocità.

Esistono varie tipologie: vediamo dunque come funziona il cambio automatico e le differenze con le altre tipologie (sincronizzato, semi-automatico, ecc...)

Il cambio automatico sincronizzato

A partire dagli anni '60 i cambi delle automobili sono diventati di tipo sincronizzato. Il meccanismo principale è assai diverso dal precedente, in quanto costituito da due alberi posti in parallelo: l'albero di entrata è collegato alla frizione mentre l'albero di uscita è collegato all'albero della trasmissione.

Fra i due alberi paralleli sono montati gli ingranaggi che permettono il cambio delle marce.

Per innestare la marcia ci si avvale di una sorta di collare detto manicotto, che scorrendo lateralmente dopo essere stato azionato dal meccanismo di selezione della marcia, va a determinare il passaggio del sincronizzatore ad una nuova posizione; in questo modo l'ingranaggio viene portato alla stessa velocità a cui ruota l'albero motore prima che esso venga ingranato.

Come innestare la marcia al meglio

A questo punto è più facile permettere l'innesto della marcia, in quanto il manicotto va a ingranarsi perfettamente nella corona posta sul lato dell'ingranaggio, andando così a trasferire la velocità della coppia motore.

In questo modo, i sincronizzatori fanno sì che il manicotto e la corona dell'ingranaggio girino alla stessa velocità, e quando avviene la cosiddetta “grattata” non sono gli ingranaggi veri e propri del cambio sincronizzato ad essere coinvolti ma i denti del manicotto e della corona dell'ingranaggio.

Esistono diversi svantaggi nell'uso del cambio sincronizzato, quali ad esempio la facile usura dei sincronizzatori, un leggero ritardo che si protrae al momento del cambio di marcia, e un maggiore ingombro del sistema di cambio stesso.

Ecco perchè il vecchio modello non sincronizzato è ancora in uso presso alcune tipologie di automezzi, quali grandi camion, macchine da lavoro e macchine per le corse.

 

Cambio non sincronizzato

Il cambio non sincronizzato era presente nei primi modelli di automobili, ed era costituito da un semplice sistema di ingranaggi non sincronizzati fra loro. Il conducente dell'automobile agiva direttamente sulle ruote dentate degli ingranaggi attraverso una serie di comandi, e per questo motivo l'utilizzo di questo tipo di cambio necessitava un'ottima conoscenza e sensibilità da parte del guidatore.

Infatti, per regolarlo è necessario che l'autista conosca il momento esatto in cui l'ingranaggio sta ruotando alla velocità tale da poter effettuare il passaggio di marcia, altrimenti la marcia non si inserisce, dando vita allo sgradevole rumore di “grattata”.

Quando si doveva ingranare una marcia superiore, bisognava premere la frizione aspettando che arrivasse il punto esatto in cui cambiare marcia rallentando l'ingranaggio motore. Per effettuare una scalata di marcia, invece, bisogna effettuare la cosiddetta “doppietta”, ovvero portare il cambio in folle, lasciare la frizione e aumentare la velocità del motore fino al punto in cui bisognava inserire la marcia più bassa. In questo modo, si effettua una riduzione di accelerazione del motore.

Nel cambio non sincronizzato, dunque, la frizione poteva essere utilizzata solamente al momento della partenza, senza dover necessariamente metterla in funzione nelle altre fasi della guida.

Come funziona il cambio semiautomatico

Nel cambio di tipo semiautomatico o semimanuale, il conducente del veicolo non deve utilizzare altri comandi se non quello di scelta della marcia. In parole povere, gli unici comandi previsti nel cambio semiautomatico sono la leva (avanti e indietro) e i pulsanti sullo sterzo che servono a decidere la scalata o meno della marcia.

Grazie all'utilizzo dei pulsanti, si toglie del tutto il problema di di dover utilizzare la frizione e tutta quella serie di manovre necessarie nelle auto normali.

Attualmente le automobili dotate di cambio semiautomatico hanno a bordo un computer che controlla la funzione, lasciando al guidatore semplicemente la possibilità di agire sui comandi sequenziali (è il caso dei veicoli più recenti della BMW o della Audi, ad esempio, due case automobilistiche sempre all'avanguardia in questo campo).

Cambio a innesti continui

Una efficace evoluzione del precedente è senza dubbio quella avvenuta con l'introduzione da parte della Ferrari del Cambio ad Innesti continui. Grazie a questa tecnologia avanzata, è possibile effettuare una modifica istantanea della marcia non appena si preme la leva apposta dietro il volante.

In questo modo, azionando la leva, viene innestata immediatamente la marcia necessaria.

In alcune auto, ma è veramente un fatto raro, esiste un ulteriore tipo di cambio denominato cambio sequenziale o a innesti frontale.

Cosa si intende per "sequenziale"?

Il cambio sequenziale non utilizza il classico schema della leva del cambio, ma lavora solo su due direzioni, ritornando nella posizione di neutro automaticamente al momento del cambio di marcia.

In pratica, è completamente manuale, in quanto sia il comando che la frizione non avvengono tramite pedali ma tramite leve a comando manuale; il sistema di ingranaggio è costituito da pioli perpendicolari lungo la superficie di lato; nel selettore sono inseriti dei meccanismi che permettono di muovere le forchette che fanno spostare gli ingranaggi che lavorano sui cuscinetti.

Ci sono poi degli alberi millerighe su cui sono collocati gli ingranaggi che vanno a ingranarsi su un ingranaggi calettato. Azionare il cambio e selezionare la marcia, fa muovere i dispositivi dell'ingranaggio in modo che agiscano soltanto nella direzione del comando, così che il selettore non si muova quando non viene selezionato.

La marcia ha solo tre posizioni: marcia giù, neutro e marcia su.

In questo modo si ottiene una notevole fluidità del cambio, dovuta sia alla conformazione del selettore che a quella delle forchette. Per dare maggiore fluidità è stata adottata anche una sorta di boccola dalla parte del funzionamento dei rinvii della leva. Attualmente il modo per rendere maggiormente fluido il cambio sequenziale è quello di rimpiazzare la boccola con dei cuscinetti da entrambi i lati del selettore.



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