Cambio manuale e cambio automatico: quali sono i principali componenti e come funzionano

Che si tratti di cambio manuale o di cambio automatico o dei complessi DCT (cambio a doppia frizione), la funzione principale del cambio dell’auto rimane la stessa: adattare la coppia e la velocità del motore alle esigenze di guida. Parte integrante del sistema di trasmissione di un veicolo, il cambio, rappresenta uno degli elementi più complessi e cruciali per garantire la corretta trasmissione della potenza dal motore alle ruote. Gli autoriparatori sanno bene infatti quanto il cambio si un elemento complesso e che richiede un approfondita conoscenza per affrontare le principali problematiche legate alla trasmissione.

Come è fatto il cambio dell’ auto: la struttura generale

Il cambio di un veicolo è costituito da una scatola, generalmente in lega di alluminio, che supporta l’albero primario e secondario, le aste, le forcelle di innesto marce ed il dispositivo di selezione ed innesto marce. Il coperchio posteriore contiene gli ingranaggi della 5a velocità e la piastra di ritegno cuscinetti posteriori degli alberi primario e secondario; c’è poi una scatola che unisce il cambio al motore (campana) che contiene la frizione, il cuscinetto reggispinta ed il relativo leveraggio di comando.

Nell ‘albero primario sono direttamente ricavati gli ingranaggi di 1a , 2a velocità e quello della retromarcia mentre quelli di 3a , 4a e 5a sono calettati sull’albero.

Sull ‘albero secondario sono calettati gli ingranaggi di 1a , 2a , 3a , 4a e 5a sono calettati sull’albero.

I sincronizzatori di 1a e 2a sono calettati sull’albero secondario, mentre quelli di 3a, 4a e 5a sono calettati sull’albero primario.

Gli ingranaggi del cambio sono a dentatura elicoidale per le marce in avanti, mentre per la retromarcia si utilizzano ingranaggi a denti dritti.

C’è poi il differenziale, formato da una coppia di ingranaggi cilindrici di riduzione e da un sistema epicicloidale, costituito da satelliti e due planetari. Questi ultimi sono collegati ai semiassi attraverso un giunto, consentendo la trasmissione del moto alle ruote.

Cambio auto: i principali componenti

L’albero è un elemento fondamentale del cambio, responsabile della trasmissione del momento torcente tra i mozzi di trasmissione. Esso può essere primario, secondario o intermedio, a seconda della configurazione del cambio.

La ruota dentata è l’elemento che permette il trasferimento del moto dall’albero alla ruota con cui ingrana o viceversa. Il rapporto tra le diverse ruote dentate determina la riduzione o l’aumento della velocità di rotazione.

Le superfici scanalate consentono lo scorrimento assiale del mozzo, facilitando il movimento longitudinale di alcuni componenti all’interno del cambio, necessario per l’innesto delle marce.

Il cuscinetto permette la rotazione relativa tra il mozzo e l’albero o tra l’albero e la scatola del cambio, riducendo l’attrito e migliorando l’efficienza del sistema.

Il mozzo scanalato è un componente che consente il moto tra il manicotto scorrevole e l’albero, favorendo l’innesto delle marce e garantendo la trasmissione del moto tra gli ingranaggi.

Altro importante componente è il tassello, che ha la funzione di guidare l’avanzamento del sincronizzatore sotto l’azione del manicotto scorrevole, permettendo un innesto preciso della marcia selezionata.

La molla mantiene il tassello in posizione, garantendo il corretto funzionamento del sincronizzatore e impedendo movimenti indesiderati durante il cambio di marcia.

L’anello sincronizzatore consente un innesto graduale della marcia adeguando le velocità dei corpi ingrananti, riducendo il rischio di strappi o danni agli ingranaggi.

L’anello elastico assicura invece la posizione assiale dei mozzi, evitando spostamenti indesiderati e garantendo la stabilità dei componenti durante il funzionamento del cambio.

Grazie alla perfetta interazione tra questi componenti, il cambio dell’auto permette una guida fluida ed efficiente, adattando la trasmissione della potenza del motore alla velocità di guida e alle condizioni della strada.

Cuscinetti cambio – trasmissione

I cuscinetti utilizzati per supportare gli alberi e i mozzi degli organi della trasmissione appartengono alla categoria dei cuscinetti volventi.

Ogni tipologia di cuscinetto è più o meno adatta a specifiche applicazioni in base alla sua conformazione. La selezione dei cuscinetti viene effettuata considerando le esigenze applicative, tra cui l’entità e la tipologia dei carichi, la precisione di funzionamento, il livello di silenziosità, la capacità di orientamento e le dilatazioni assiali.

La funzione principale dei cuscinetti è quella di permettere la rotazione degli organi in movimento e di trasferire ai supporti i carichi statici e dinamici del sistema meccanico.

Il montaggio di un cuscinetto su un albero di trasmissione e il suo posizionamento sul supporto costituiscono un vincolo meccanico essenziale per il corretto funzionamento del sistema.

Cambio automatico VS cambio manuale

Un primo e fondamentale distinguo va fatto tra il cambio manuale e il cambio automatico.

Il cambio manuale si basa su un sistema di frizione e ingranaggi che consentono il passaggio tra diverse marce. Nel cambio manuale il conducente preme il pedale della frizione, separando il disco frizione dal volano, interrompendo temporaneamente il collegamento tra motore e cambio. Azionando la leva delle marce, vengono spostate le forcelle selettive per innestare il rapporto desiderato. Gli ingranaggi del cambio si accoppiano così con i sincronizzatori garantendo un cambio marcia fluido. Quando il pedale della frizione viene rilasciato, il motore trasmette nuovamente la potenza alle ruote, ora con un diverso rapporto di trasmissione

Il cambio automatico, sempre più utilizzato nelle nuove auto, si basa su un convertitore di coppia e un sistema di ingranaggi planetari gestiti da un’unità di controllo elettronico (TCU). Tale combinazione di convertitore di coppia, ingranaggi planetari e gestione elettronica consente di selezionare automaticamente il rapporto di trasmissione corretto senza intervento del conducente. Il convertitore di coppia è costituito da tre elementi – pompa, turbina e stator – che modulano la trasmissione della coppia. Al posto della frizione, si utilizza un fluido idraulico per trasmettere il moto dal motore al cambio. A differenza del cambio manuale, i cambi automatici utilizzano un treno epicicloidale formato da un ingranaggio solare centrale, satelliti e corona esterna. Il controllo della marcia avviene attraverso frizioni multidisco e freni che bloccano o liberano determinati componenti dell’ingranaggio. I moderni cambi automatici sono regolati da una centralina TCU (Transmission Control Unit) che monitora parametri come velocità, carico del motore e stile di guida per ottimizzare i cambi di marcia.

Cambio automatico CVT: come funziona

Il cambio CVT non utilizza ingranaggi convenzionali ma un sistema di pulegge con una cinghia metallica. Le due pulegge variano continuamente il loro diametro per simulare una gamma infinita di rapporti di trasmissione. La centralina di gestione regola la velocità e il rapporto per ottenere sempre la massima efficienza. Ciò consente una fluida erogazione della potenza, senza strappi tra una marcia e l’altra. Altro vantaggio è la riduzione dei consumi, dal momento che il motore lavora sempre nel regime di efficienza ottimale. Rispetto ai cambi tradizionali ci sono inoltre meno componenti meccanici, riducendo il rischio di guasti meccanici.

Cambio automatico DCT a doppia frizione

Il cambio a doppia frizione (DCT) combina la rapidità del cambio manuale con la comodità dell’automatico. La sua prerogativa è quella di avere due frizioni indipendenti: una per le marce pari (2ª, 4ª, 6ª) e una per le marce dispari (1ª, 3ª, 5ª). La selezione delle marce è anticipata in modo che il passaggio tra ingranaggi avvenga quasi istantaneamente. Ciò riduce notevolmente i tempi di cambio marcia, visto che che una frizione è sempre pronta per la marcia successiva. Il risultato è una maggiore efficienza, dovuta principalmente all’ eliminazione delle perdite di potenza del convertitore di coppia. A gestire in maniera autonoma e automatizzata i cambi di marcia è un sistema di controllo

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