Il cambio ZEROSHIFT: Il cambio del futuro?
Cambio nato nel 2007 dalla omonima azienda Inglese, la Zeroshift ha realizzato una particolare tipologia di cambio che permette una volta avviato il movimento del veicolo di AZZERARE i tempi di pausa tra l'inserimento di una marcia e la successiva rispetto a quanto avviene nelle attuali trasmissioni.
Questa innovativa trasmissione è venuta alla ribalta dopo che dal team HRC HONDA e dal suo direttore Shuhei Nakamoto sono trapelate delle notizie in merito alla dotazione di questo sistema per la loro moto RCV212V versione 2011.
In realtà questo cambio ha trovato il suo primo e principale sviluppo nella F1, dove già nel lontano 1993 la Williams testava con successo il Quickshift, l'utilizzo poi di questa trasmissione anche da parte di altri team è iniziato progressivamente nel 2007 sotto il progetto che porta l'attuale nome (Toyota e BAR Honda in primis). I tempi di cambiata garantita sono mediamente di 0.3 secondi!
Questo sistema promette quindi tempi di cambiata nettamente inferiori ai cambi DCT (doppia frizione) con la differenza di occupare molto meno spazio e di non necessitare di comandi idraulici ad elevate pressioni, mantenendo elevati standard di affidabilità.
Vediamo ora il principio che sta alla base di questo cambio.
IL CAMBIO A VARIAZIONE CONTINUA. Ad ogni cambio di marcia tra il disinnesto del rapporto attuale e l’innesto del successivo c’è un istante in cui gli ingranaggi non sono collegati alla trasmissione della potenza. In questo breve lasso di tempo la ruota è libera, come se il cambio fosse in folle privo di trazione. In accelerazione c’è quindi per un momento un "buco" che scompare quando si passa al rapporto successivo. Viceversa in scalata: ad ogni passaggio di rapporto c’è un momento in cui manca il freno motore.
Su strada questa mancanza del cambio tradizionale si risolve usando in modo opportuno la frizione e il comando dell’acceleratore; il difetto di base però resta.
Il cambio Zeroshift risolve questo problema, intervenendo sul passaggio da un rapporto all'altro senza mai tagliare la trasmissione del moto alla ruota.
COME FUNZIONA ZEROSHIFT. Per comprendere meglio consideriamo una coppia di ingranaggi che fanno la prima e la seconda. Tra i due ingranaggi abbiamo tre componenti:
- Un anello di aggancio (blu)
- Un tamburo centrale, solidale all'albero
- Un secondo anello di aggancio uguale al precedente (rosso)
L’anello di aggancio ha tre denti, piatti da un lato, quello che si deve incastrare con l’ingranaggio (che ha tre scavi sul fianco fatti per accogliere questo dente),smussato dall'altro, per fare in modo che scivoli rapidamente fuori dal dente quando si deve togliere la connessione ingranaggio-albero.
Quando si inserisce la prima l’anello adiacente all'ingranaggio della seconda (nel disegno sotto è quello blu) viene spinto verso l’ingranaggio della prima.
I tre denti dell’anello - che attraversano il tamburo centrale - ingranano, rendendo solidale l’ingranaggio della prima con il tamburo centrale, quindi con l’albero. L’operazione si conclude avvicinando anche l’altro anello (nel disegno è quello rosso), che rende solidale l’ingranaggio della prima all'albero.
Questo secondo aggancio serve in rilascio, per trasmettere la coppia inversa al motore (freno motore). Quando si deve passare al rapporto successivo, nel nostro esempio alla seconda, si attiva la sequenza inversa di movimenti dei due anelli. L’anello corrispondente alla seconda (adiacente all'ingranaggio della prima, rosso nel disegno), non è sotto carico - ed è qui la particolarità del sistema - e quindi può essere avvicinato all'ingranaggio della seconda, che gira più rapidamente. Quando i tre denti entrano negli scassi del fianco (dell’ingranaggio della seconda) avviene l’aggancio e si trasmette il moto. In quell'istante l'ingranaggio della prima (blu) non è più sotto carico e poiché è legato all'ingranaggio della seconda, lo segue, completando l’innesto.
Questa sequenza a destra mostra il funzionamento del cambio Zeroshift. Il dente blu è dedicato ad ingranare la prima in accelerazione e la seconda in rilascio (trasmette il freno motore); quello rosso è dedicato all'ingranaggio della seconda in accelerazione e della prima in rilascio. In questa sequenza sono mostrate le varie fasi, dalla partenza al passaggio prima-seconda.
- Ingranaggi nella posizione di folle, non ci sono denti che ingranano;
- Il sistema muove l’anello della prima (blu) verso l’ingranaggio della prima: così avviene l’aggancio e si trasmette il moto;
- L’anello della seconda (rosso) segue immediatamente quello della prima completando l'innesto della marcia;
- Inizia la fase della cambiata. In accelerazione il dente rosso non è sotto carico, e quindi si può muovere liberamente verso la seconda.
- L’ingranaggio della seconda gira più rapidamente di quello della prima, il dente rosso si aggancia, trasmettendo all'albero la maggiore velocità e quindi alla trasmissione completa;
- A questo punto l’ingranaggio della prima gira più lentamente: appena il dente blu si libera dal carico si sgancia sotto l’azione della molla seguendo il dente rosso;
- Ultimo passaggio: il dente blu completa l’aggancio della seconda, che ora può lavorare in accelerazione (rosso) e in rilascio (blu).