Scatola del cambio

Il cambio è un componente fondamentale della catena cinematica: la sua funzione è variare – in funzione della marcia inserita – il rapporto tra la velocità di rotazione dell’albero del motore e quella del ponte e, quindi, la velocità delle ruote motrici. La coppia trasmessa alle ruote è tanto più elevata quanto è bassa la velocità di rotazione delle stesse: essa aumenta, quindi, alle marce più basse e diminuisce innestando le marce più alte. Il numero dei rapporti del cambio varia da veicolo a veicolo, in base all’utilizzo cui è destinato; sui veicoli industriali si utilizza in genere un numero di rapporti elevato, al fine di dosare adeguatamente la coppia.

Il cambio meccanico, racchiuso in una scatola d’alluminio, è costituito da tre alberi: uno di entrata (collegato al motore), uno ausiliario e uno di uscita (connesso all’albero di trasmissione), orientati lungo lo stesso asse. Il collegamento tra loro avviene mediante ingranaggi di diametro diverso, che hanno la funzione di modificare il rapporto di trasmissione, aumentando o riducendo così la velocità di rotazione dell’albero in uscita. Se l’albero in entrata e quello in uscita sono collegati direttamente, si parla di “presa diretta”, corrispondente ad un rapporto di trasmissione 1:1.

Per semplificare la costruzione dei cambi, si utilizzano dei rapporti di base, che vengono aumentati tramite il moltiplicatore e lo splitter, ognuno dei quali è in grado di raddoppiare il numero delle marce disponibili. Così, per esempio, partendo da quattro rapporti di base, si possono ottenere – utilizzando insieme i due congegni – fino a sedici rapporti: otto standard e otto “ridotti”.

Nei sistemi tradizionali, il cambio delle marce avviene attraverso una leva, contestualmente all’azione della frizione, che scollega momentaneamente la presa degli ingranaggi della scatola del cambio dall’albero in uscita dal motore. Si stanno diffondendo i cambi automatizzati, a controllo elettronico con attuatori idraulici, che semplificano le funzioni d’innesto marce, sincronizzazione e inserimento della frizione.

Negli Stati Uniti sono diffusi anche cambi automatici dove gli ingranaggi tradizionali sono sostituiti da un convertitore automatico di coppia e da un gruppo d’ingranaggi epicicloidali azionati da meccanismi idraulici.