Tecnica: il cambio della Honda MotoGP Mission R: 141 CV elettrici

&
TECNICA Il cambio a trazione continua
Tecnica: il cambio
della Honda MotoGP
Novità pneumatici:
Michelin, Bridgestone e Metzeler
Mission R: 141
CV elettrici
Superstock 1000:
abbiamo corso al CIV
Sport News
DICIAMO ADDIO
AL VECCHIO SISTEMA
Il nuovo cambio Zeroshift
a trazione continua è destinato
ad equipaggiare le moto di serie.
Se avrà successo darà il via
a una rivoluzone tecnica: mandrà
in pensione il vecchio sistema
a innesti “discontinui”. Un riposo
meritato, visto che è in giro da più
di 80 anni. A destra: Andrea
Dovizioso con la Honda RC212V.
ECCO IL SEGRETO DELLA HONDA RC212V:
IL NUOVO CAMBIO ZEROSHIFT.
PER SCOPRIRE COM’È FATTO
SIAMO ANDATI A VISITARE
L’AZIENDA CHE (PARE)
LO ABBIA PROGETTATO
LA VERA NOTIZIA?
PRESTO LO VEDREMO
SULLE MOTO DI SERIE!
di Ben Purvis
TECNICA Il cambio a trazione continua
IL CAMBIO NON
È CAMBIATO
A destra: Carlo
Fumagalli sulla Moto
Guzzi 500 C4V, la
RC212V degli Anni ‘30.
Su questa moto c’è già
il cambio a ingranaggi
scorrevoli sempre in
presa, sistema nato
negli Anni ‘20
e utilizzato ancor oggi,
ovviamente evoluto.
Sopra: un carter della
Guzzi 500 Gran Turismo
Corsa Leggera del ‘39.
S
i è visto fin dai primi test precampionato,
e la prima gara in Qatar l’ha confermato:
quest’anno la Honda è la moto da battere.
A cosa è dovuto questo strapotere? Sicuramente a un progetto azzeccato, ma molti
pensano che ci sia anche lo zampino del
nuovo e misterioso cambio seamless-shift, l’inedito
sistema di cambiata che trasmette il moto alla ruota
senza soluzione di continuità tra una innesto e l’altro. Secondo molti esperti dietro questa tecnologia si
nasconde la Zeroshift, azienda inglese specializzata in
sistemi di trasmissione. Per vedere se è proprio così siamo
andati nei dintorni di Londra, precisamente a Milton
Keynes, per incontrare i tecnici che hanno lavorato a
questo progetto.
Sapere se la Honda stia o meno lavorando con la
Zeroshift può incuriosire, ma è stato ben più interessante
scoprire che questo sistema non è adatto solo alle competizioni: l’Azienda inglese infatti sta già collaborando
con alcune grandi Case motociclistiche per introdurre
la stessa tecnologia sulle moto di serie.
Ce lo ha svelato l’ingegner Darren Mescall, progettista: “Siamo solo all’inizio. Ci sono voluti cinque anni per
sviluppare il sistema operativo che gestisce il cambio e negli
ultimi anni ci sono stati almeno due clienti che ci hanno
178 maggio 2011 s MOTOCICLISMO
“Ci sono almeno
due Case
motociclistiche
importanti
interessate
all’applicazione
del sistema
Zeroshift alle
moto di serie.
Entro la fine
dell’anno saremo
pronti per
la produzione”
Darren Mescall
Progettista Zeroshift
Darren Mescall
chiesto di proseguire nella ricerca. Così siamo andati avanti.
Siamo ancora in ritardo coi tempi prefissati, ora siamo
ancora in fase di testing, ma entro la fine dell’anno faremo
un annuncio importante: siamo pronti per la produzione
in serie”.
Il principio del cambio continuo
Ad ogni cambio di marcia tra il disinnesto del rapporto attuale e l’innesto del successivo c’è un istante in
cui gli ingranaggi lasciano un vuoto nella trasmissione
della potenza. In questo breve lasso di tempo la ruota è
libera, come se il cambio fosse nella posizione di folle.
LA HONDA AVEVA GIÀ LA
SUA TRAZIONE CONTINUA
La VFR 1200 Dual Clutch
usa un sistema differente con
doppia frizione per annullare i tempi
morti della trasmissione. E va
citato anche l’HFT (Human-Friendly
Transmission) del DN-01, sistema
di trasmissione idromeccanico che
varia istantaneamente il rapporto
di trasmissione, automaticamente
e senza soluzione di continuità.
In accelerazione c’è quindi un momento in cui la spinta
si ferma, per poi riprendere 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 senza problemi semplicemente usando in modo
opportuno la frizione e il comando dell’acceleratore; il
difetto di base però resta. In pista invece non c’è rimedio, ad ogni cambiata si perde una piccola percentuale
di spinta, e se in un giro si sommano tutti questi gap,
ecco che alla fine si ha un valore significativo. Il cambio Zeroshift risolve questo problema, passando da un
rapporto all’altro senza tagliare la trasmissione della
potenza alla ruota posteriore nemmeno per un attimo.
Non è l’unico sistema di questo tipo. Ci sono diverse
aziende che stanno studiando soluzioni analoghe, ma
quella messa a punto dai tecnici inglesi è probabilmente
quella che meglio si adatta alla moto, sia alla struttura
del cambio, sia al tipo di comando.
NELLE AUTO SI COPIA LA F1
L’evoluzione più importante trasferita dalla Formula Uno alle auto di serie riguarda
i cambi. I sistemi a doppia frizione, sviluppati per le competizioni ma abbandonati
in fretta per peso ed ingombri eccessivi, permettono di avere tempi di cambiata
fulminei. Questi cambi lavorano su tre assi, non due: quando un rapporto è inserito il
successivo in accelerazione è già pronto, basta aprire una frizione e chiudere quella
relativa agli ingranaggi che insistono sull’altro albero, senza attendere tempi morti.
L’evoluzione alleggerita e ripensata è un cambio tradizionale a due alberi e singola
frizione ma con una disposizione non tradizionale dei rapporti. È installato sulla
Lamborghini ISR, concettualmente identica a una Formula Uno. Il sistema di innesto
delle marce è elettro-idraulico, con sincronizzatori a triplo cono con fibre di carbonio.
Quando un rapporto è inserito, il successivo (che non ha mai il manicotto comune
con quello precedente) è già pronto, il passaggio di marcia avviene tramite attuatori
che muovono indipendentemente tra loro le quattro forchette meccaniche. I momenti
di folle durante i passaggi di rapporto si riducono tantissimo, ma non si annullano:
il tempo minimo per il cambio marcia diventa di 50 millisecondi.
Lo Zeroshift: un puzzle di ingranaggi
Il cambio tradizionale ha questi brevi momenti di
folle per via della meccanica degli ingranaggi; la Zeroshift ha progettato un complesso sistema di incastri che
elimina questo difetto. Ecco come funziona.
MOTOCICLISMO s maggio 2011 179
TECNICA Il cambio a trazione continua
Per fissare le idee pensiamo a due marce: alla prima
e alla seconda. Tra i due ingranaggi ci sono tre componenti: un anello di aggancio, un tamburo centrale
solidale all’albero, un altro anello di aggancio speculare
al primo. 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 dallo scasso quando si deve eliminare la
connessione ingranaggio-albero.
Quando si inserisce la prima l’anello adiacente all’ingranaggio della seconda (nel disegno a fianco 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 del 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 il trucco del
sistema - e quindi può essere avvicinato all’ingranaggio
ECCO COME FUNZIONA
Questa sequenza 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.
1) Ingranaggi nella posizione di folle, non ci sono
denti che ingranano;
2) Il sistema muove l’anello della prima (blu)
verso l’ingranaggio della prima: così avviene
l’aggancio e si trasmette il moto;
3) L’anello della seconda (rosso) segue immediatamente quello della prima completando l’innesto della marcia;
4) Inizia la fase della cambiata. In accelerazione
il dente rosso non è sotto carico, e quindi si può
muovere liberamente verso la seconda.
5) L’ingranaggio della seconda gira più rapidamente di quello della prima, il dente rosso si
aggancia, trasmettendo all’albero - e quindi alla
trasmissione completa - la maggiore velocità.
6) 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;
7) Ultimo passaggio: il dente blu completa l’aggancio della seconda, che ora può lavorare in
accelerazione (rosso) e in rilascio (blu).
1
2
3
4
5
Inquadrate questo
tag con il telefonino
per vedere
il funzionamento
del cambio.
6
7
maggio 2011 s MOTOCICLISMO
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.
Complicato? Non preoccupatevi se non afferrate al
volo questo funzionamento: a parole appare molto complesso, ma se guardate il filmato sul sito www.zeroshift.
com tutto si chiarirà (beh, magari dopo due occhiate).
I pregi oltre la coppia continua
La possibilità di cambiare la marcia senza perdere
la continuità della spinta è un grande vantaggio nelle
competizioni ma questo non è l’unico obiettivo che si è
posto la Zeroshift. Secondo Mescall infatti: “La continuità della coppia è vantaggiosa anche sulle moto stradali, perché permette di cambiare marcia in curva senza sbilanciare
il veicolo. Inoltre è utile anche in scalata, in particolare nelle
situazioni più critiche come sui curvoni veloci”.
Ma c’è di più. La versatilità del sistema permette
di realizzare dei cambi automatici o semiautomatici
in modo semplice ed economico. Concettualmente
il metodo è sempre quello del controllo via software,
principio simile a quello che oggi troviamo sui sistemi
di iniezione o di controllo della trazione più evoluti: i
meccanismi del cambio sono azionati da una centralina
digitale che contiene le strategie di funzionamento.
A questo proposito Mescall dice: “Possiamo proporre diverse soluzioni per la produzione di serie, con il controllo automatico o
manuale. Il primo si può realizzare senza difficoltà perché l’attuazione del cambio richiede
forze di piccola entità; quello manuale resta però
un’opzione importante perché molti motociclisti
vogliono sentire la cambiata, e questo non si
perde perché può rimanere il classico comando
a pedale, dove è il piede del pilota ad azionare
il meccanismo”.
Il motociclista legato alla tradizione chiederà quest’ultima soluzione, ma il sistema
automatico ha dei vantaggi notevoli. Perché
può essere controllato da evolute strategie che
permettono di eliminare gli errori, a tutto
vantaggio della sicurezza, del consumo energetico e del controllo delle emissioni.
Bill Martin, direttore marketing della
Zeroshift, aggiunge: “Nella modalità “drive” il
sistema usa sempre il rapporto più adatto, e questo assicura prestazioni, risparmio di carburante
e quindi limita anche l’inquinamento. È anche
vantaggioso per la sicurezza, perché il cambio
UN SISTEMA
DIVERSO
La trasmissione del
Suzuki Burgman 650
può simulare un cambio.
Il meccanismo è lo
stesso della classica
trasmissione automatica,
la differenza sta nella
variazione del rapporto
delle pulegge: nel
funzionamento CVT
(Continuously Variable
Transmission) è
continuo; nella modalità
“cambio” è a gradini. Lo
stesso principio è usato
sull’Aprilia Mana.
può essere azionato by-wire, cioè controllato dalla centralina, e questo si può fare offrendo o meno il comando della
frizione. Quest’ultima poi può essere anch’essa di tipo clutchby-wire, cioè con comando meccanico ma indiretto, filtrato
dalla logica. Se tutto è “by-wired” non esiste la possibilità
di usare la trasmissione in modo errato, il software infatti
corregge le eventuali manovre pericolose. Oltre garantire la
sicurezza questo evita danni meccanici, a tutto vantaggio
del pilota e della casa motociclistica, che deve assicurare la
garanzia”.
Il sistema automatizzato è quindi adatto anche per gli
scooter. “La cinghia del sistema CVT - aggiunge Martin non è efficiente, ha una perdita variabile dal 20 al 35%, che
rappresenta un costo importante. Passando alla trasmissione
continua si manterrebbe la stessa facilità della guida tipica
di uno scooter, ma con un 20% in più di prestazioni e un
20% in meno di consumo. Se ci fosse richiesta sufficiente per
una vantaggiosa economia di scala potremmo ridurre i prezzi
fino al livello di una semplice CVT, con un grande vantaggio
funzionale e senza aggravio di costi per il cliente”.
In questo momento non si può parlare di prezzi,
perché si è legati al quantitativo prodotto, e questo vale
MOTOCICLISMO s maggio 2011 181
TECNICA Il cambio a trazione continua
anche per le moto. Dice Martin: “Se si tratta di un’applicazione speciale, allora si resta in una nicchia e il prezzo resta
elevato, ma se si passa alla produzione di serie il prezzo della
moto al pubblico non dovrebbe cambiare, cioè il sistema non
dovrebbe costare più di un cambio normale”.
Ogni applicazione ha una fase di diffusione sul mercato più o meno lunga, periodo in cui il costo è inizialmente elevato per poi scendere rapidamente. Per questo
è ancora prematuro parlare dello Zeroshift applicato agli
scooter; è invece più concreto immaginare di trovarlo a
breve su una moto di fascia alta, come una superbike o
una grossa tourer. Quali saranno queste moto ora possiamo solo immaginarlo, ma tra poco lo sapremo: uno
di questi produttori presenterà un modello con il cambio
a trazione continua entro la fine dell’anno.
La Honda aveva già il cambio continuo
Sul mercato c’è già una moto che offre molti dei
vantaggi del cambio a trazione continua, la Honda
VFR1200 equipaggiata con la trasmissione semiauto-
AdverTime-MI
Sprint Filter P08 è l’innovativo filtro
in tessuto di Poliestere, materiale
sintetico con passaggi calibrati
da 80 micron.
TRE VANTAGGI:
1) Massimo flusso di aria rispetto ad un
convenzionale filtro in cotone= + potenza.
2) Massimo potere filtrante grazie alla trama
costante da 80 micron= + protezione
per il motore.
3) Manutenzione semplice e veloce:
non è imbevuto d’olio e basta un getto d’aria
per pulirlo= un filtro sempre perfetto.
P08: +potenza, +protezione, -manutenzione.
Distribuito da:
[email protected]
www.motorquality.com
182 maggio 2011 s MOTOCICLISMO
DA FUORI NON
SI VEDE NULLA
Lo Zeroshift può essere
completamente gestito
da una centralina,
cioè trasformato
in un normale cambio
automatico senza
frizione. Ai motociclisti
piace sentire il lavoro
degli inranaggi e usare
il comando a pedale?
Niente paura, tutto
questo non andrà
perduto: il sistema può
essere comandato come
un cambio tradizionale,
frizione compresa.
matica DualClutch. È derivata da un sistema ben noto
e diffuso nel mondo delle auto, e in sostanza è realizzata
accoppiando due cambi dotati della propria frizione. Il
primo è dedicato agli ingranaggi delle marce dispari,
1a, 3a, 5a; il secondo a quelli pari, 2a, 4a, 6a. Funziona
facendo lavorare le due frizioni in modo alternato:
quando innesta una, l’altra disinnesta, così la trasmissione
è sempre in presa. Il principio è concettualmente semplice, ma il sistema è un po’ ingombrante e complesso:
oltre al doppio cambio ci sono l’impianto idraulico che
deve gestire gli ingranaggi e una sofisticata elettronica che
coordina le transizioni tra le due frizioni.
Anche se il Dual Clutch funziona - e funziona bene
- la Honda non ha potuto trasferire questa tecnologia
sulla MotoGP perché le Norme vietano l’uso dei sistemi
a doppia frizione. Non vietano, invece, le trasmissioni a
trazione continua, regola che dà un vantaggio al sistema
Zeroshift e alla sua relativa semplicità.
Dice Mescall: “Molti costruttori apprezzeranno il fatto
che lo Zeroshift non è molto dissimile da un cambio nor-
male. Le aziende non devono quindi affrontare una tecnologia nuova e sconosciuta, perché i principi di produzione e
di assemblaggio sono gli stessi. Dal punto di vista produttivo
non ci si allontana da quello che è lo standard, e l’introduzione di questa applicazione sarà quindi molto facile”.
Anche i motociclisti la penseranno così. Lo Zeroshift infatti offre la trasmissione continua e può essere
completamente automatizzato e gestito da un software
complesso, ma al pilota si può anche far vedere come un
tradizionale cambio meccanico. Si possono quindi usare
ancora il comando a pedale, sentire il lavoro del selettore
e operare con una normale frizione.
Torniamo al segreto della Honda: usa lo Zeroshift?
Non lo sappiamo ma ciò che si vede sulla MotoGP assomiglia molto a un cambio tradizionale che rispetta il
regolamento, e questo rafforza i sospetti che dentro i
carter HRC si nasconda un sistema Zeroshift. Visto che
a breve un’importante Casa motociclistica dichiarerà di
aver adottato questo tipo di cambio, temiamo che questo
segreto della Honda non durerà a lungo...
AdverTime-MI
Disco T- Drive
» Piu’ leggerezza
» Piu’ stabilita’ in frenata
» Piu’ resistenza agli
stress termomeccanici
» Piu’ trasmissione
della coppia frenante.
Mescola Z04
« Specifica uso pista
« Potente e modulabile
« Elevata stabilità
alle alte temperature
« Materiale d’attrito sinterizzato.
» Disponibili per le più diffuse SuperSportive.«
Campioni del Mondo World SuperSport 2009.
Distribuito da:
[email protected]
www.motorquality.com
MOTOCICLISMO s maggio 2011 183