Cambio automatico con convertitore di coppia

Il cambio automatico con convertitore di coppia è la forma tradizionale di cambio automatico, contraddistinta dall'impiego di un accoppiamento idraulico, il convertitore di coppia, al posto della frizione a frizione presente nei cambi manuali e a doppia frizione. Da decenni è l'automatico predefinito su qualsiasi mezzo, dalle berline familiari alle grandi ammiraglie fino ai veicoli pesanti, apprezzato soprattutto per la fluidità impeccabile e priva di scossoni con cui trasmette la potenza. Il guidatore seleziona semplicemente la posizione Drive e il cambio fa il resto, variando automaticamente i rapporti secondo velocità e carico.

Il cuore del sistema è il convertitore di coppia, un'unità sigillata a forma di ciambella riempita di olio per trasmissione e collocata tra il motore e il rotismo. Al suo interno vi sono almeno due ruote palettate: una pompa (impeller) mossa dal motore e una turbina collegata al cambio. La pompa in rotazione scaglia il fluido contro la turbina, trascinandola e trasmettendo così il moto attraverso il fluido stesso, senza alcun collegamento meccanico rigido. Poiché l'accoppiamento è idraulico, può slittare liberamente, ed è proprio questo a consentire al motore di restare al minimo con marcia inserita a veicolo fermo e di partire con eccezionale dolcezza.

Un terzo elemento, lo statore, redirige il fluido di ritorno alle basse velocità in modo che si sommi allo sforzo della pompa anziché opporvisi. Ne deriva la moltiplicazione di coppia: in partenza il convertitore può moltiplicare la coppia del motore di un fattore di circa due-due volte e mezzo, offrendo una spinta vigorosa e morbida senza alcuna azione della frizione. Questa moltiplicazione integrata rende i cambi automatici con convertitore particolarmente adatti al traino, ai carichi pesanti e alle partenze in salita, dove la coppia extra erogata senza sforzo alle basse velocità si rivela davvero utile.

I cambi di rapporto sono affidati a un treno di ingranaggi epicicloidali innestati idraulicamente tramite pacchi frizione e fasce frenanti, gestiti da un corpo valvole e, nelle unità moderne, da un'elettronica sofisticata. Una volta raggiunta la velocità di crociera, una frizione di lock-up all'interno del convertitore blocca insieme pompa e turbina per eliminare lo slittamento del fluido, ripristinando l'efficienza meccanica diretta nella marcia costante e migliorando i consumi. I cambi automatici con convertitore odierni offrono comunemente otto, nove o dieci rapporti, garantendo sia una risposta pronta sia un'andatura rilassata ed economica alle alte velocità.

Rispetto alle alternative, il cambio automatico con convertitore di coppia è in genere più fluido di un doppia frizione alle basse velocità e nel traffico stop-and-go, dove il suo accoppiamento idraulico scorre là dove un sistema a frizione può strattonare o esitare; il suo limite è che lo slittamento del fluido storicamente costava un po' di efficienza, oggi in gran parte recuperata dalle frizioni di lock-up e dai rapporti aggiuntivi. Si contrappone al cambio a variazione continua (CVT), che rinuncia del tutto ai rapporti fissi, e al cambio manuale con la sua frizione azionata dal guidatore. Per pura facilità e raffinatezza, soprattutto nel traino e nelle manovre, il cambio automatico con convertitore di coppia resta un punto di riferimento.