Cambio automatico

Origini

In Italia nel 1931 venne depositato il primo brevetto di “cambio automatico progressivo di velocità” ad opera di Elio Trenta. Le prime auto ad avere un cambio totalmente automatico furono i modelli Oldsmobile del 1940. Era un cambio a quattro rapporti e senza frizione denominato Hydra-matic. Da lì in avanti negli Stati Uniti il cambio automatico si diffuse rapidamente.

In seguito furono la General Motors, la Chrysler e la Borg-Warner a produrre il cambio automatico idraulico ed erano modelli a due rapporti. L’introduzione della quinta marcia, negli anni ’80, portò ad un netto miglioramento della resa energetica, così come contribuì al miglioramento l’avvento del convertitore di coppia a frizione che consiste nell’accoppiare al convertitore una frizione comandata da un elettromagnete, il che garantisce un notevole risparmio di carburante.

Un altro tentativo di miglioramento è stato l’introduzione di una frizione sul rapporto per la marcia veloce atta ad intervenire in automatico superata una data velocità. I risultati però sono stati scarsi in quanto questo sistema è risultato essere eccessivamente invasivo. Un ruolo importante a cavallo degli anni ’90 è stato giocato dall’elettronica che rende gli interventi più precisi ed efficienti, come nel caso del comportamento del mezzo in discesa e l’utilizzo del freno motore. Addirittura alcuni modelli riescono a riconoscere lo stile di guida e di adattarsi quindi di conseguenza.

La poca praticità col sistema di cambio automatico può però provocare alcuni inconvenienti. Infatti la potenza, essendo condivisa tra vettura e guidatore, deve essere controllata con attenzione in quanto il movimento dell’auto può essere controllato solo con il freno e l’acceleratore. Un altro inconveniente è quello di, in assenza di pratica, pigiare il pedale sinistro, che nelle auto con cambio meccanico corrisponde alla frizione mentre nelle auto con cambio automatico corrisponde al freno, quindi si potrebbe causare un arresto eccessivamente brusco del movimento del mezzo.

Caratteristiche

La tipologia più diffusa di cambio automatico è quella a rotismi epicicloidali, ovvero un insieme di sistemi in serie che consente di generare un cambio di rapporto attraverso l’intervento di freni. Il cambio automatico si concretizza usando la pressione di un fluido in un circuito idraulico che si attiva con un rilevatore di velocità finale, sul carico sopportato, sulla pendenza del tracciato o sulla parzializzazione della carburazione.

Tale cambio è realizzato da un convertitore di coppia che sostituisce la frizione, infatti una vettura con convertitore di coppia ha solo i due pedali di freno e acceleratore. Questo convertitore funge anche da regolatore del rapporto, in aggiunta al rapporto fisso del cambio. La componente più importante è poi il vero e proprio cambio a rotismi epicicloidali. Vi è poi un attuatore, ovvero il centro di controllo di tutto il sistema. Un fluido di pressione arriva ad un sistema idraulico attraverso una pompa che viene azionata dall’albero d’ingresso, un sistema di valvole poi ne consente la regolazione.

Il comportamento della valvola di comando viene determinato dalla differenza di pressione tra due cavità consentendo il passaggio del fluido per gli attuatori. Nei cambi moderni il compito è affidato ad un microprocessore. Tale complessità di struttura non consentiva l’abbattimento dei costi di produzione che ora, con la fabbricazione di massa, sono diventati notevolmente più bassi.

Comandi

Possiamo elencare i comandi, applicabili da un selettore, secondo il seguente schema:

• P – Parcheggio
  L’albero di trasmissione e quindi le ruote sono bloccate, lasciando libero l’albero motore. Questo impedisce all’automobile di muoversi per esempio se parcheggiata in pendenza.
• R – Retromarcia
• N – Folle
• D – Drive (guida)
  Il cambio interviene automaticamente durante la guida.
• 3 – Terza
  Non sempre presente. In questa posizione il cambio è limitato alla terza marcia.
• 2 – Seconda
  in questa posizione il cambio è limitato alla seconda marcia1 – Prima: in questa posizione il cambio è limitato alla prima marcia
• L – Low
  Normalmente presente nei cambi a variazione continua. In questa posizione il cambio è limitato alla prima e seconda marcia circa
• S – Sport (guida sportiva, non sempre presente):
  Il cambio interviene automaticamente e più frequentemente durante la guida. La ripresa aumenta con il numero di giri
• +/-
  Se abbinato a un cambio sequenziale, per impostare manualmente i rapporti senza utilizzare la frizione