Sembra incredibile, ma nonostante l'incredibile numero di scooter presenti sul mercato, a tutto oggi quasi nessuna rivista del settore si è mai interessata a fondo del cambio automatico che equipaggia questi mezzi. In verità, sono apparsi alcuni articoli che descrivevano il suo funzionamento, ma sempre in modo frammentario e/o incompleto.
Questa volta ci provo io! L'argomento non è dei più semplici, ma con l'aiuto di qualche tavola spero di renderlo comprensibile anche ai neofiti. Agli specialisti chiedo venia, per alcune affermazioni e/o semplificazioni esposte nel corso dell'articolo. Gli argomenti saranno trattati in modo generico, senza scendere nel dettaglio, proprio per evitare concetti tecnici troppo specifici.
In particolare, nel corso dell'articolo troveremo più volte ripetuta una tavola che rappresenta lo schema complessivo della trasmissione di uno scooter. Lo schema in teoria ne rispecchia il principio, ho volutamente inserito alcune varianti, proprio per rendere più semplice ed intuitivo il "percorso" della trasmissione.
Ops! ....Con molta sorpresa, oggi mi accorgo che il mio schema rispecchia fedelmente quello utilizzato dai tecnici Honda sul Silver Wing 600.
Sempre per rendere le tavole più intuitive, e poter meglio confrontare il comportamento dei vari organi, ho assegnato agli stessi delle colorazioni che rimarranno univoche durante tutto il corso dell'articolo.
• Un po' di storia
Sembra impossibile, ma ancora oggi agli inizi del 3° millennio, dal piccolo scooter 50cc all'imponente Silver Wing 600, il cuore del sistema di trasmissione è ancora la "cinghia".
Non sono certo uno storico, ma posso dire con certezza che la cinghia è stata uno dei primi sistemi adottati per le trasmissioni meccaniche: dalle piccole segherie di campagna ai grossi insediamenti industriali, ogni qualvolta c'era la necessità di trasmettere del moto, si ricorreva a tale sistema.
A dire il vero in quegli anni si utilizzavano "cinghie piane" che si avvolgevano su veri e propri tamburi, con un particolare costruttivo interessante: visti in sezione, avevano un profilo "a botte". Tale accorgimento aveva lo scopo di mantenere in guida la cinghia, senza richiedere ulteriori spalle ai bordi del tamburo. Come la cosa funzionasse, per me è sempre stato un mistero.
Aldilà dei soliti affinamenti tale sistema restò in uso per lungo tempo, fino a che fu introdotta la cinghia trapezoidale.
La particolarità non era tanto nella forma della sua sezione, quanto ad una serie d’accorgimenti che modificarono radicalmente questo tipo di trasmissione:
La cinghia non si avvolge più su dei semplici tamburi, ma su pulegge che ne garantiscono una migliore guida.
Mentre il vecchio sistema utilizzava come superficie d’attrito la base della cinghia, adesso sono utilizzati i fianchi. A parità di sezione, si dispone di una maggiore superficie di contatto tra cinghia e puleggia.
La forza per mantenere in tensione la cinghia può essere ridotta in modo considerevole, con ovvi benefici ai cuscinetti e al rendimento complessivo della trasmissione.
• Il rapporto di trasmissione
Come immagino sia noto a tutti, il rapporto di trasmissione è determinato dal rapporto dei diametri teorici d’avvolgimento della cinghia sulle due pulegge: motrice e condotta. E'ovvio che tale rapporto rimarrà un dato fisso ed inalterabile della trasmissione, legato alla forma costruttiva delle pulegge. Ma allora come si fa a variarlo?
Il concetto è molto semplice e per chiarirlo basta osservare la sezione di una puleggia. L'idea di base è di scomporre la puleggia in due metà, la prima rimane solidale all'albero, mentre la seconda può scorrere lungo l'asse di rotazione. Quando tale semipuleggia si trova affiancata a quella fissa, la cinghia è costretta a posizionarsi sul massimo diametro della puleggia; viceversa quando si allontana, la cinghia potrà percorrere un diametro inferiore, potendosi insinuare nella gola della puleggia.
In sintesi, spostando la semipuleggia lungo l'asse, possiamo ottenere una variazione del rapporto di trasmissione pressoché continuo e ottimizzato alle caratteristiche del motore e/o del mezzo. Quello che rende tale trasmissione ancora più flessibile sono i modi con cui può essere mossa questa semipuleggia. Si possono avere dispositivi meccanici, idraulici, elettromeccanici, pneumatici che potranno, a loro volta, essere controllati in modo manuale o automatico.
Ovviamente, per motivi di spazio, non saranno analizzate tutte le varie tipologie, ma ci soffermeremo in particolare su quello in dotazione ai nostri scooter, che si può definire del tipo: meccanico/automatico.
A dire il vero, il Burgman 650 della Suzuki con il cambio sequenziale, ha cambiato radicalmente i parametri di riferimento dell'attuale tecnologia, ma questa è un'altra storia...
• Glossario e abbreviazioni
Prima di entrare nel vivo dell'argomento vorrei esporre un breve glossario dei termini e delle abbreviazioni che saranno usati in modo più frequente nell'articolo:
- Puleggia motrice: "plg.mtr"
E' la puleggia calettata sull'albero motore, in cui la semipuleggia è mossa dai rulli e sarà abbreviata in "plg.mtr".
- Puleggia condotta: "plg.cnd"
E' la puleggia connessa alla frizione automatica, posta sull'albero primario del riduttore e sarà abbreviata in "plg.cnd" (puleggia lato frizione).
- Variatore
E' inteso l'insieme della puleggia motrice, di quella condotta e della relativa cinghia
- Rapporto di trasmissione: "rap.trs"
E' un numero che esprime il rapporto tra i diametri teorici d’avvolgimento della puleggia motrice e quella condotta, e sarà abbreviato in "rap.trs"
- Rapporto corto
Quando abbiamo un valore del "rap.trs" basso, si parla di una trasmissione demoltiplicata: il numero di giri della puleggia motrice sono più elevati di quelli della puleggia condotta.
- Rapporto lungo
Quando abbiamo un valore del "rap.trs" lungo, s’intende una trasmissione moltiplicata: il numero di giri della puleggia motrice sono inferiori a quelli della puleggia condotta.
• Il variatore
Ma realmente com’è fatto e come funziona il variatore del nostro scooter?
Per meglio comprendere il suo funzionamento, vediamo di suddividerlo nelle sue parti primarie ed analizzarle singolarmente: la puleggia motrice ("plg.mtr"), la puleggia condotta ("plg.cnd") e la frizione automatica.
• Puleggia motrice ("plg.mtr")
Lo schema di funzionamento è quello già visto in precedenza, con la variante che il movimento della semipuleggia mobile è ottenuto dalla forza centrifuga creata da una serie di rulli (massette). I rulli sono interposti tra il fianco della semipuleggia mobile e una calotta solidale con l'albero motore che assolve anche la funzione di guida.
Partendo dalla condizione con l'albero motore fermo, e quindi con le semipulegge aperte, la forza centrifuga creata sui rulli dalla successiva rotazione dell'albero motore, spinge questi ultimi verso l'esterno obbligando la puleggia mobile ad avvicinarsi alla fissa. In questo modo la gola della puleggia viene a chiudersi, obbligando la cinghia a percorrere un diametro via via sempre maggiore. Tale forza risulta proporzionale al numero dei giri dell'albero motore e alla massa complessiva dei rulli.
• Puleggia condotta ("plg.cnd")
Anche in questo caso ritroviamo la solita semipuleggia mobile e fissa, ma con alcune particolarità che la differenziano notevolmente dalla "plg.mtr". I rulli sono sostituiti da una grossa molla la cui funzione è di mantenere chiuse le due semipulegge. In questo modo, oltre ad assicurare una corretta tensione alla cinghia, contrasta la spinta dei rulli e consente una variazione del "rap.trs" più graduale.
Altra particolarità, spesso sconosciuta ai più, è la presenza della guida elicoidale. Diversamente dalla "plg.mtr" che si muove lungo l'asse in modo rettilineo, la "plg.cnd" descrive un'elica; è come un dado che si avvita sul gambo di una vite. Su tale particolare ritorneremo a parlare più avanti per comprendere la sua funzione.
• Frizione automatica
Il dispositivo è abbastanza semplice ed è lo stesso che da sempre è utilizzato sui ciclomotori "monomarcia" e non necessariamente dotati di variatore. Costruttivamente è molto simile ad un freno a tamburo, ma con ovvie particolarità.
Su un piatto solidale al "variatore" trovano posto una serie di pattini trattenuti da altrettante molle calibrate. Il tutto è posto all'interno di un tamburo (campana) solidale al riduttore. Quando il piatto raggiunge una determinata velocità di rotazione, la forza centrifuga generata dalla massa dei pattini, spinge quest'ultimi contro il tamburo esterno trascinandolo in rotazione. In questo modo il motore viene accoppiato gradualmente al riduttore, permettendo il movimento del veicolo.
Il regime di giri cui avviene l'accoppiamento della frizione è legato alla massa dei pattini e alla forza di contrasto esercitata dalle molle.
Un ultima precisazione, anche se la ritengo superflua: il funzionamento di questo tipo di frizione è per così dire "non reversibile" . Se tentassimo di far ruotare la campana, non riusciremo mai ad ottenere l'espansione dei pattini e quindi l'accoppiamento; in poche parole: è inutile tentare di avviare il motore del nostro scooter a spinta, sprechereste solo fiato e tempo.
Testo e immagini a cura di: C. Michieletto
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