Modulo 3 - Organi di trasmissione

Servono per trasmettere il movimento dell'albero motore alle ruote motrici.

  • Frizione: collega il volano al cambio e permette di interrompere il movimento
  • Cambio: gruppo di ingranaggi che varia il rapporto di rotazione tra motore e albero di trasmissione
  • Albero di trasmissione: permette il collegamento tra motore e ponte nel caso si abbia motore anteriore e trazione posteriore
  • Coppia conica: ingranaggio di riduzione finale costituito da pignone (sull'albero) e corona (nel gruppo differenziale)
  • Differenziale: permette la rotazione delle ruote motrici in maniera diversa (in curva)
  • Semiassi: alberi che collegano il differenziale alle ruote motrici

schema trasmissione

Frizione

E' un elemento che consente l'unione graduale del moto tra due alberi. E' costituita da un disco con superfice d'attrito che viene spinto da uno spingidisco sul volano. Quando si aziona il pedale della frizione, lo spingidisco viene sollevato e il disco della frizione si stacca dal volano, interrompendo la trasmissione del movimento. E' importante l'uso della frizione alla partenza e al cambio di marcia. Nel primo caso, il movimento del motore non potrebbe, senza la gradualità necessaria, far avviare le ruote e si spegnerebbe. Nel caso del cambio marcia, la frizione libera il cambio dalla rotazione del motore, facilitando l'innesto.

frizione

Cambio

E' un elemento che consente di variare la coppia motrice fornita dal motore alle ruote. In pratica, per ogni marcia c'è una coppia di ingranaggi di diversa rapportatura che consente di ridurre la velocità dell'albero di trasmissione rispetto a quella del motore. La marcia più bassa (la prima) è quella che riduce maggiormente i giri delle ruote ma è quella che fornisce la maggiore coppia motrice. I cambi moderni sono muniti di sincronizzatore, un dispositivo che facilita l'innesto delle marce.

cambio

Il cambio serve appunto per variare il valore di coppia motrice da inviare alle ruote. Alla partenza occorre una grande coppia per poter vincere l'inerzia e le resistenze, ma le ruote devono girare lentamente. Per poter avere alta coppia e bassi giri delle ruote occorre ridurre di molto i giri del motore. Quando il veicolo aumenta la velocità, possiamo dare meno coppia (serve solo per vincere la resistenza) e aumentare i giri delle ruote.

Coppia motore (Nm) Potenza motore (kW) Giri/min motore Marcia del cambio Giri/min ruota Potenza alla ruota (kW) Coppia alla ruota (Nm)
1.600 200 1.200 50 200 38.400
1.600 200 1.200 100 200 19.200
1.600 200 1.200 150 200 12.800
1.600 200 1.200 200 200 9.600

Mentre il valore della potenza rimane costante (1) (il cambio non aumenta la potenza) la coppia motrice alla ruota varia in funzione del rapporto del cambio inserito. In pratica, possiamo dire che la coppia alla ruota sta alla coppia del motore come i giri del motore sta ai giri della ruota (CR : CM = GM : GR)

1) La potenza alla ruota non è mai uguale a quella del motore, per via della perdita per attriti o per i servizi ausiliari. Di solito, quella alla ruote è circa un 5-10% inferiore.

Cambio ZF e Fuller

Usati sui mezzi pesanti, consentono di aumentare le marce disponibili senza dover aumentare gli ingranaggi per ogni marcia. Il cambio ZF è di tipo sincronizzato. E' munito di due riduttori, uno splitter che cambia la coppia di riduzione iniziale (normali o ridotte) e un gruppo epicicloidale montato in uscita che "raddoppia" le marce. In pratica, con quattro rapporti di base abbiamo 4 normali + 4 ridotte che si raddoppiano a 8 + 8 con il gruppo epiciloidale. Nel cambio fuller invece le marce non sono sincronizzate. La costruzione è più solida e di solito si trova nei mezzi d'opera. Ha sempre 4 marce ma, grazie alla scatola ausiliaria, vengono triplicate tramite selettore.

cambio zf e fuller

Albero di trasmissione

Necessario sui mezzi pesanti, serve a trasferire il movimento del motore (di solito situato nella parte anteriore) alla ruote motrici posteriori. Può essere costruito in più pezzi. L'albero è collegato al cambio e al ponte tramite giunti. Il giunto elastico serve ad assorbire gli strappi del momento di torsione, il giunto cardanico serve a trasferire il movimento tra due assi non allineati (vedi animazione), il giunto telescopico serve a permettere l'allungamento dell'albero quando il veicolo effettua movimenti verticali (per via delle sospensioni).

albero di trasmissione

Differenziale

Elemento che consente, durante la percorrenza di una curva, alle ruote motrici di ruotare in maniera diversa. Infatti, mentre in rettilineo il differenziale non entra in funzione, nella curva la ruota interna deve percorrere un arco minore di quella esterna. Se girassero alla stessa velocità la ruota interna slitterebbe e perderebbe l'aderenza. Nel differenziale troviamo 4 ingranaggi (i planetari collegati ai semiassi, inchiavettati con i satelliti). In rettilineo i satelliti sono fermi e i planetari girano alla stessa velocità. In curva, la ruota interna aumenta la resistenza, il planetario rallenta e i satelliti cominciano a girare su se stessi, aumentando i giri nel planetario esterno (vedi animazione).
Il problema è quando una delle ruote perde aderenza rispetto all'altra (tipo ghiaccio). Il differenziale entra in funzione, scaricando i giri sulla ruota senza aderenza e non facendo muovere l'altra. Lo stesso avviene in caso di fango. Per tale motivo i mezzi ad uso fuoristrada hanno un dispositivo che consente di bloccare il differenziale e dare la stessa velocità a entrambe le ruote.

differenziale