A differenza di ciò che accadeva solo pochi anni orsono, oggi se vi recate in concessionaria per trattare l’acquisto della vostra nuova vettura, il venditore vi proporrà anche la versione col cambio automatico. Negli Stati Uniti finora è capitato esattamente l’opposto. Due culture automobilistiche, quella europea e quella USA, che hanno radici profondamente diverse ma che, causa le mutate condizioni economiche e ambientali sopravvenute in questi anni, si stanno incontrando. Il perché di questa nostra inversione di tendenza, peraltro sempre più condivisa, trova spiegazione nelle mutate esigenze di traffico, che obbliga a un uso intenso e stressante di cambio e frizione, ai perfezionamenti tecnici delle trasmissioni automatiche e, non ultimo, ai nuovi sistemi di sicurezza attiva applicati alle vetture che agiscono direttamente sull’acceleratore e sui freni per assistere chi guida. Dunque non si tratta di una moda ma piuttosto di un nuovo modo di guidare, senza però trascurare la clientela più sportiva che, utilizzando la cloche o meglio ancora i paddle al volante, potrà ritrovare sensazioni simili a quelle trasmesse dal buon vecchio comando manuale del cambio meccanico.
Dal robotizzato all’automatico
In passato quando si parlava di trasmissione automatica si intendeva solo quella che utilizzava il convertitore idraulico di coppia. Oggi il termine cambio automatico ammette più accezioni: nella sua forma più semplice consiste semplicemente in un servomeccanismo che aziona la frizione e seleziona la marcia in modo automatico, sostituendosi al comando manuale. Sono i cosiddetti cambi robotizzati, che hanno un certo contenuto tecnologico ma che non possono essere definiti dei ‘veri’ automatici. Il gruppo PSA utilizza questa tecnologia in numerose applicazioni targate Citroën e Peugeot e recentemente ha affiancato al suo robotizzato, limitato ai modelli più economici, un ‘vero’ cambio automatico con convertitore di coppia, battezzato EAT6, ovvero Efficient Automatic Trasmission 6 Speed. In queste note ci occupiamo di approfondirne il funzionamento evidenziandone le peculiarità tecniche e mettendolo anche a confronto con la terza soluzione di cambio automatico oggi piuttosto diffusa, ovvero il DCT a doppia frizione. Per fare questo ci siamo avvalsi della consulenza di Roberto Paganini, responsabile della formazione tecnica PSA Italia che ringraziamo per il tempo dedicato ad Auto Tecnica.
Tecnologia giapponese
Progettare e fabbricare una trasmissione automatica richiede grande specializzazione ed esperienza che PSA avrebbe acquisito solo impiegando enormi risorse senza peraltro avere la certezza di centrare l’obiettivo nei tempi previsti. Così ha preferito affidarsi a uno specialista. Il cambio EAT6 è infatti fornito da Aisin, un’azienda del Gruppo Toyota, che oggi divide con il tedesco ZF il dominio del mercato mondiale dei cambi automatici. Un accordo recente che ha avuto la sua prima applicazione la scorsa primavera sulle DS 4 e DS 3 e, da maggio, anche sulla DS 5 (ma è anche disponibile nella gamma Citroën a partire dalla C4 Picasso). Questa tipologia di cambio è ormai ben nota nell’ambito della produzione Aisin, ma nella versione EAT6 incorpora alcune importanti innovazioni frutto della collaborazione con PSA.
Costruttivamente il cambio EAT6, come tutte le trasmissioni automatiche di questo tipo, è costituito dal convertitore di coppia che trasferisce il moto dall’albero motore (input) all’albero di uscita (output) attraverso una cascata di tre riduttori epicicloidali coassiali, azionati di volta in volta, a seconda del rapporto di trasmissione scelto, da una serie di frizioni a dischi a comando elettromeccanico (con dei pattini freno che bloccano i riduttori inattivi). Per quanto riguarda la parte elettronica, la centralina di controllo è ora più integrata, ovvero è posizionata direttamente sulla scatola del cambio e svolge, oltre alla sua funzione primaria, anche quella di comando meccanico per i dispositivi interni di selezione della modalità. Dunque la cloche trasmette alla centralina un semplice segnale elettrico che è poi trasformato in un comando meccanico da un attuatore integrato. Rispetto al passato la velocità di calcolo della CPU è stata aumentata, così come la scelta di mappature da utilizzare nelle varie strategie.
E’ stata pure implementata l’efficienza del convertitore, che in funzione dello stile di guida può trasmettere tutta la coppia fin da basso regime, limitando il tipico ‘slittamento’ che incide in modo non trascurabile sui consumi. E’ importante sottolineare come il sistema abbia una sorta di autoapprendimento dello stile di guida di chi è al volante e selezioni così la mappatura più adatta. Un caso tipico è quello del ‘piede leggero’: in questo caso il sistema riconosce la volontà di ridurre i consumi a scapito delle prestazioni (rilevando non solo l’entità ma anche la rapidità dell’affondamento) e adotta di conseguenza una strategia che prevede cambi di marcia effettuati appena raggiunto il regime minimo consentito.
Rimanendo sul capitolo consumi, la funzione Stop&Start è decisamente all’avanguardia anche nei confronti della concorrenza più blasonata poichè, solo sulle motorizzazioni diesel, PSA utilizza, al posto del classico motorino d’avviamento rinforzato, un alternatore reversibile che avvia il motore istantaneamente e in modo silenzioso, sfruttando la trasmissione a cinghia trapezoidale.
Il convertitore di coppia altro non è che un dispositivo che accoppia e disaccoppia motore e cambio, rimpiazzando la frizione tradizionale. “Il convertitore può essere spiegato molto semplicemente”, ci dice Paganini. “C’è una parte solidale all’albero motore che ha delle alette rotanti nell’olio. L’altra parte rotante collegata al cambio è mossa dal flusso d’olio che la attraversa, tanto più forte quanto più alta è la velocità angolare della girante collegata al motore”. L’innovazione dell’EAT6 consiste nell’aver installato un convertitore decisamente più compatto del precedente, col vantaggio, oltre che d’ingombro, di una trasmissione più rapida e reattiva. Ci sono più famiglie di convertitori, ciascuna dedicata a una certa classe di motori. Quando il convertitore trasmette il massimo della coppia, in gergo lo si definisce ‘puntato’, non c’è moto relativo tra le due giranti e dunque il sistema si comporta come un cambio tradizionale accoppiato con una frizione. E come nel caso della frizione, sulle parti rotanti sono previste delle masse e delle molle per smorzare le vibrazioni torsionali e rendere più morbida e senza strappi la trasmissione nei cambi di rapporto. Nel cambio EAT6 questo sistema di smorzamento è stato ulteriormente sviluppato, passando da due a tre sistemi di smorzamento e ottimizzando le masse.
Un contributo all’efficienza
Fatte queste premesse, vediamo come un cambio automatico di ultima generazione possa contribuire a ridurre consumi ed emissioni, anche rispetto al cambio manuale, mantenendo un’efficienza meccanica tale da rendere piacevole la guida. Un cambio automatico è molto più complesso di un cambio meccanico e dunque oltre al rendimento meccanico delle parti in moto relativo (alberi e cuscinetti, convertitore di coppia e frizioni) occorre anche considerare la potenza elettrica impiegata per gli attuatori e l’energia necessaria per azionare la pompa di lubrificazione. L’analisi di ciascuna di queste parti ha portato a un’efficienza che si esprime con una riduzione fino a 13 gr di CO2/km rispetto al cambio di vecchia generazione. Il maggiore contributo, come evidenziato al grafico allegato, è venuto dalla pompa di lubrificazione (30%) e dalle frizioni (25%). A proposito di consumi, abbiamo visto come PSA preveda un efficiente sistema Stop&Start (S&S). Per annullare il transitorio che intercorre tra l’avviamento e l’istante in cui è inserita la marcia (finora percepibile con un certo ritardo di risposta), sul cambio EAT6 è stata montata un’elettrovalvola brevettata da Aisin denominata EMOP. Questa mantiene l’olio in pressione nel circuito che comanda l’innesto della prima, col risultato che all’avviamento lo spunto è pressoché immediato.
Quick Shift
Ovvero cambiate rapide. Un tema questo sul quale puntano i sostenitori del cambio a doppia frizione, principale antagonista della nuova generazione di cambi col convertitore di coppia. Su questo punto Paganini è chiaro: “Il segreto è ‘puntare’ il convertitore nel più breve tempo possibile per avere massima reattività di cambiata. Il sistema è intelligente e quando il selettore è in posizione D, se adotto una guida economica adotta la mappatura ‘Comfort ‘che non ‘tira’ le marce e passa appena possibile al rapporto superiore. Quando si chiedono maggiori prestazioni, il sistema si predispone in modalità ‘Quick Shift’ e velocizza al massimo le cambiate, sfruttando maggiormente, spingendo più in alto i giri motore. Se premo il pulsante ‘Sport’ la mappatura ‘Quick Shift’ è attiva qualunque sia lo stile di guida. E lo stesso vale quando si preferisce la manovra manuale. In questo caso è chi guida che decide quando cambiare, per cui la modalità resta sempre su ‘Quick Shift’. Se però si insiste con l’acceleratore fino al limitatore, allora il sistema cambia in automatico. E lo stesso capita in scalata. Se si fa una frenata d’emergenza e non si scala manualmente, il sistema lo fa in automatico, in modo da mettere sempre il motore in grado di riprendere dal rapporto più idoneo”. In termini di tempo, tra ‘Comfort’ e ‘Quick Shift’ la cambiata è eseguita circa in metà tempo: ad esempio si scende da 0.4s a 0.2s tra prima e seconda e da 0.3s a 0.15s tra quinta e sesta. Tempi così ridotti pongono le trasmissioni automatiche a convertitore di coppia a diretto confronto, in termini di velocità, con i migliori cambi a doppia frizione: “In scalata, invece”, conclude Paganini, “i cambi a doppia frizione obbligano a scendere di un rapporto alla volta, poiché per loro natura hanno le marce alternate sulle due frizioni e il doppio salto ne escluderebbe il vantaggio. Con l’EAT6, invece, passare da quarta a seconda, come si può fare col cambio manuale, è possibile e questo lo rende più veloce in scalata, quando si effettuano staccate violente e serve avere subito un rapporto corto uscire dalla curva…”.
Ultima funzione il tasto ‘Neve’. In questo caso il sistema dialoga con l’ESP e rileva eventuali differenze tra giri motore e giri ruota in un determinato rapporto. Se si rileva uno slittamento il sistema passa al rapporto superiore. In pratica, come avviene nell’uso del cambio manuale, si sceglie un rapporto più lungo per limitare lo slittamento. Le cambiate sono più lente per cercare di far pattinare meno le ruote. Allo stesso modo, in scalata il cambio di rapporto avviene in modo più graduale, con la parallela gestione della farfalla per diminuire l’effetto freno motore, spesso causa di perdita di controllo del veicolo dotato di cambio manuale.
Concludiamo segnalandovi che la DS 5 BlueHDi 120 S&S EAT6 nell’allestimento Chic costa 32.900 €, ovvero 2.000 € più della versione col cambio manuale.