Cambio PowerShift

Un cambio a doppia frizione può potrebbe sembrare superfluo in un’autovettura. Tuttavia, in molti settori dell’industria automobilistica, si presentano situazioni in cui una singola frizione a secco non è sufficiente per trasmettere efficacemente la potenza.

Esistono vari tipi di cambi automatici e il Powershift è uno di questi. L’articolo di oggi riguarda questo dispositivo e del suo funzionamento.

Vista storica

Il nome Powershift è probabilmente stato coniato da Ford, sebbene non vi sia certezza in merito. PowerShift è un cambio automatico a doppia frizione a sei o sette rapporti, le cui versioni precedenti sono state sviluppate da Ford e Getrag. La metodologia di produzione dei modelli più recenti non è completamente nota. L’obiettivo originale di questa invenzione era aumentare il risparmio di carburante rispetto a una trasmissione automatica convenzionale: inizialmente si ipotizzava un risparmio del 10%.

A causa delle sue dimensioni e dei requisiti di pressione del fluido, la scatola è stata progettata per funzionare con una speciale catena di trasmissione precedentemente utilizzata in macchine e veicoli di trasporto.

Cambio a doppia frizione

Una trasmissione doppia frizione (DCT / DSG) è un sistema di trasmissione che impiega due frizioni separate, utilizzate rispettivamente per le marce pari e dispari. Il suo design ricorda una combinazione di due cambi manuali. Nelle auto e nei camion, il DCT/DSG funziona come un cambio automatico, richiedendo praticamente pochissimo intervento da parte del conducente.

Il primo cambio di questo tipo fu introdotto nel 1961 con il marchio Easidrive nell’auto di classe media Hillman Minx. L’idea guadagnò rapidamente popolarità e negli anni ’70 divenne disponibile anche per la maggior parte dei trattori agricoli, sebbene in molti casi ancora dotato di pedale della frizione e leva del cambio azionata manualmente.

Nel 1985, Porsche implementò questa soluzione sull’auto da corsa 962 C e la prima versione moderna per autovetture si trova nella Volkswagen Golf r32 del 2003.

L’essenza della trasmissione a doppia frizione è l’estrema rapidità dei cambi di marcia.

Il principio è che una frizione aziona le marce pari e l’altra le marce dispari. Il vantaggio principale di questo meccanismo è la modalità di innesto delle marce: se acceleriamo in seconda, la centralina del cambio avverte l’imminente passaggio in terza e può “prepararsi”.

Naturalmente, il cambio DCT/DSG può farlo anche al contrario: se il veicolo rallenta e i suoi giri scendono, “prepara” la marcia successiva, più bassa.

Poiché il sistema innesta una frizione nel momento esatto in cui l’altra viene disinnestata, il cambio a doppia frizione può cambiare marcia senza perdita di coppia.

Ciò conferisce al sistema un vantaggio rispetto a un classico cambio automatico grazie al risparmio di carburante.

Cambio powershift

Abbiamo discusso il principio di funzionamento del cambio a doppia frizione, poiché è strutturalmente simile al cambio PowerShift.

Mentre le trasmissioni DCT/DSG hanno per lo più dotate di una frizione a secco, la trasmissione Powershift invece ha sempre una frizione a bagno d’olio, consentendo una trasmissione di coppia molto elevata.

Il cambio può essere commutato in modalità manuale come DCT/DSG, ma ovviamente la maggior parte delle volte sarà automatico.

In una trasmissione PowerShift, gli ingranaggi dei due alberi da collegare sono in costante contatto, ma è presente una frizione a olio multidisco tra l’ingranaggio e uno degli alberi. La parte condotta della frizione è fissata alla ruota dentata e le piastre di innesto della parte condotta sono fissate all’albero.

Per chiudere la frizione è necessaria una forza di serraggio, che in questo caso è fornita dalla pressione dell’olio dei cilindri idraulici o anulari. Il sistema include anche una valvola a farfalla, un rallentatore e un aggregato di pressione (noto anche come aggregato idraulico).

Il diagramma sopra mostra la sequenza di cambiamento tra la prima marcia (blu) e la seconda (arancione). Quando il sistema segnala la necessità un cambio di marcia, la pompa inizia ad alimentare i cilindri della seconda marcia mentre svuota i cilindri della prima marcia.

Tuttavia, questo processo non avviene in modo del tutto simultaneo. Questo non sarebbe vantaggioso, se non altro perché esporrebbe la catena di trasmissione a un carico estremamente elevato, che potrebbe portare al suo guasto. Questo scenario è evitato grazie all’uso di un rallentatore, che è controllato sia dalla pressione del primo circuito che dalla pressione del secondo circuito.

In questo caso, nella sola posizione del rallentatore, il gruppo di pressione è collegato ad un singolo circuito di commutazione, e la pressione in esso accumulata viene scaricata solo dopo un certo tempo. Contemporaneamente la pressione nel secondo circuito aumenta gradualmente e, non appena supera il valore della prima posizione, il retarder passa alla seconda posizione.

Successivamente, la pressione nel primo circuito diminuisce mentre la pressione nel secondo circuito aumenta lentamente poiché l’unità di pressione deve essere ricaricata. L’unità è responsabile dell’accelerazione regolare e uniforme che si verifica quando la frizione è innestata nella seconda marcia.

Fonte:

• https://www.bobbyfordkubota.com/what-is-a-power-shift-transmission-on-a-tractor-how-work-operation/
• https://hu.wikipedia.org/wiki/Duplakuplungos_sebess%C3%A9gv%C3%A1lt%C3%B3
• https://en.wikipedia.org/wiki/Dual-clutch_transmission
• https://en.wikipedia.org/wiki/Ford_PowerShift_transmission
• https://en.wikipedia.org/wiki/Dual-clutch_transmission#/media/File:Dual-clutch_transmission.svg