ZF: nuovo cambio automatico a doppia frizione a 8 marce con modulo ibrido integrato opzionale

Con l’adozione di un cambio automatico a doppia frizione a 8 marce (8DT) di nuova generazione come base di partenza, ZF ha collaborato con Porsche allo sviluppo di un kit ibrido modulare per cambio in grado di soddisfare tutti i trend di guida attuali e futuri per i veicoli sportivi.

Il nuovo tipo di cambio sportivo per auto a trazione posteriore e integrale si distacca dalla concorrenza per i tempi di cambiata incredibilmente veloci, i livelli elevati di efficienza e la sua flessibilità. Disporre dell’alimentazione elettrica come opzione per questo tipo di cambio automatico a doppia frizione era uno dei principali obiettivi nello sviluppo: grazie alla progettazione di un nuovo pacco di ingranaggi, è stato possibile integrare un modulo ibrido da 100 kW senza aumentare la lunghezza del cambio rispetto all’attuale cambio sportivo 7DT. Altro obiettivo era la possibilità di integrare questo cambio automatico ZF a 8 marce in un sistema a trazione integrale, innestando l’assale anteriore all’occorrenza, per massimizzare l’efficienza nei consumi grazie a una frizione a lamelle a regolazione elettroidraulica (hang-on). La perdita di potenza nel cambio base è ridotta di un buon 28%, grazie a vari fattori: la scalatura dei rapporti molto elevata pari 11,17, l’ottava marcia supplementare, un sistema di lubrificazione “on demand” e la centralina elettronica di controllo del cambio ulteriormente ottimizzata, messa a punto e prodotta in modo indipendente da ZF. Il nuovo cambio ZF a 8 rapporti è prodotto presso lo stabilimento di Brandenburg e la produzione in serie di veicoli dotati del cambio 8DT ha avuto inizio con la Porsche Panamera.

“Nel nuovo cambio sportivo 8DT, combiniamo cambi marcia fulminei, efficienza di alto livello e guida completamente elettrica con la flessibilità necessaria per integrare le diverse varianti in spazi di installazione ristretti, senza compromessi,” dichiara il Dott. Jürgen Greiner, Direttore dello Sviluppo per i cambi di autovetture presso ZF Friedrichshafen AG. La resistenza all’elevata trasmissione di coppia, le prestazioni sportive, il comfort elevato e l’efficienza del nuovo cambio automatico a doppia frizione a 8 marce superano l’attuale 7DT, sebbene gli ingombri rimangano pressoché invariati. Le perdite di potenza possono essere ridotte del 28% e i tempi di cambio marcia sorprendentemente veloci sono stati ulteriormente ottimizzati. “Le prime sei marce così ravvicinate ottimizzano l’accelerazione per il raggiungimento della velocità massima. Al contrario la 7^a e l’8^a marcia sono configurate come “overdrive”, per poter così diminuire notevolmente il numero di giri e il consumo di carburante, anche quando non si utilizza l’alimentazione elettrica,” spiega Greiner.

Cambio automatico a doppia frizione: il kit ibrido modulare offre una vastissima scelta

Il nuovo cambio automatico a doppia frizione a 8 marce è disponibile per una configurazione frontale-longitudinale in quattro varianti differenti (standard, trazione integrale, ibrida, ibrida a trazione integrale) con tre livelli di coppia, fino a un massimo di 1.000 Nm. Il livello di coppia è definito dalle differenti configurazioni dei moduli a doppia frizione, mentre il cambio base e il pacco di ingranaggi rimangono invariati. Questo vale anche per l’impianto idraulico del cambio, il sistema di comando, lo stazionamento in modalità parking (P) e la centralina di comando, incluso il software.

Come è fatto  il nuovo cambio ZF a 8 marce

Per rendere il cambio base 8DT il più piccolo e compatto possibile, il pacco di ingranaggi è stato concepito in modo innovativo e realizzato con due contralberi e un albero moltiplicatore. Gli ingranaggi fissi, che sono tutti posizionati sugli alberi di entrata del cambio, possono essere impiegati svariate volte consentendo la diminuzione del numero di ruotismi, con una riduzione significativa della lunghezza del cambio base. Questo era l’unico modo per mantenere la lunghezza del modulo ibrido richiesta e integrarlo nello spazio di installazione limitato. Questa disposizione del pacco di ingranaggi offre un altro vantaggio. Basato sul principio modulare, non solo è adatto alle applicazioni frontali-longitudinali, ma è in grado anche di soddisfare altre configurazioni della catena cinematica.

Cambio automatico zf: zero emissioni locali, grazie all’opzione ibrida integrata

ZF ha personalizzato un modulo ibrido già molto compatto per la variante opzionale del nuovo cambio automatico a doppia frizione a 8 marce. Include uno smorzatore torsionale, una frizione di disinnesto con attuatori e il motore elettrico, e può essere integrato direttamente nella campana della frizione. Questo non modifica le dimensioni del cambio, ma ha un impatto notevole sulle sue caratteristiche: con un rendimento massimo di 100 kW, una potenza continua di 55 kW e una coppia di 400 Nm, è possibile accelerare fino a 140 km/h nella modalità esclusivamente elettrica. Questa tecnologia rende possibili anche tutte le altre funzioni ibride, dalla modalità recupero alla modalità alimentazione.

Più sicuro e più potente: sistema AWD con ripartitore integrato

Con la variante a trazione integrale dell’8DT, un ripartitore di coppia integrato AWD trasferisce la coppia alla trasmissione dell’assale anteriore quando richiesto. La frizione a lamelle a regolazione elettroidraulica (hang-on) per la trazione integrale è progettata come una frizione a dischi in bagno d’olio. Il pacco di dischi è azionato in condizioni di slittamento permanente. La pressione della frizione varia in funzione della coppia richiesta sull’assale anteriore e reagisce automaticamente alle condizioni di marcia.

Funzionamento cambio zf 8 marce: nuova centralina elettronica di controllo del cambio

La centralina elettronica di controllo del cambio e il software del cambio per l’8DT sono stati sviluppati da ZF in modo indipendente. La centralina elettronica di controllo del cambio non è integrata, ma montata esternamente. Questo impedisce all’elettronica di limitare la temperatura della coppa dell’olio del cambio al di sotto dei 150°C.

La centralina elettronica di controllo permette all’8DT di funzionare in modo estremamente dinamico e al contempo nel modo più efficiente possibile, ottimizzando il consumo di carburante in combinazione con altri impianti nel veicolo. Durante il funzionamento in modalità ECO, la centralina di controllo riduce la pressione dell’olio del cambio, quando le condizioni di marcia lo consentono. Si riduce così l’assorbimento di potenza senza compromettere in alcun modo il comfort o le prestazioni. In modalità stop-start, il motore a combustione può essere spento al di sotto dei 10 km/h, mentre il veicolo rallenta per fermarsi. Inoltre, la funzione di “veleggio” con il motore spento è possibile anche a velocità elevate.

Il sistema di lubrificazione “on demand” garantisce un livello di efficienza ancora maggiore nell’8DT, grazie all’alimentazione separata di ogni comparto in cui è suddiviso il cambio, a seconda delle condizioni di marcia. In termini di meccanica, il sistema di lubrificazione è costituito da due pompe accoppiate mediante l’unità di controllo idraulica. Il software, Cool Oil Flow Management (COFM), caricato sulla centralina di controllo del cambio, assicura la gestione e la regolazione di questi processi complessi. A seconda delle condizioni di marcia, stabilisce in continuo, per tutti i componenti del cambio, la portata richiesta in quel preciso momento. Su questa base, COFM determina il flusso d’olio secondo le esigenze e utilizza entrambe le pompe per fornire la quantità richiesta. Inoltre, COFM stabilisce i requisiti di raffreddamento del ruotismo per ogni marcia e fornisce in modo costante il flusso d’olio richiesto per ogni comparto del cambio innestato in quel preciso momento.