Cambio (trasmissione)

Il cambio, comunemente chiamato anche trasmissione, è il gruppo che converte la rotazione del motore nella velocità e nella coppia di cui le ruote hanno effettivamente bisogno in ogni momento. Un motore a combustione interna eroga potenza utile solo entro una fascia di regimi piuttosto ristretta, spesso compresa all'incirca tra 1.500 e 6.000 giri/min, mentre un veicolo deve passare con fluidità dalla partizione da fermo alle velocità autostradali. Il cambio risolve questa incongruenza offrendo una gamma di rapporti che mantiene il motore nel suo intervallo di efficacia anche quando la velocità su strada varia ampiamente.

Il suo principio fondamentale è il vantaggio meccanico ottenuto tramite il rapporto di trasmissione. Una prima marcia corta moltiplica fortemente la coppia del motore così che il veicolo possa partire o affrontare salite, mentre i rapporti più lunghi barattano quella coppia con la velocità, consentendo una marcia rilassata ed economica a basso regime. Ogni rapporto è definito dalle dimensioni relative degli ingranaggi in presa, e il rapporto finale al differenziale applica un'ulteriore riduzione. Anche la retromarcia, ottenuta inserendo un ingranaggio folle per invertire il senso di rotazione, fa parte dello stesso gruppo.

Per chi guida, il cambio determina gran parte del carattere dell'auto. Governa la risposta in accelerazione, la facilità e la dolcezza nelle partenze, i consumi e la silenziosità, oltre alla sensazione stessa di guida. Una scalatura dei rapporti ben studiata permette al motore di erogare la propria potenza senza sforzo né rumorosità fastidiosa, e un cambio dagli innesti puliti contribuisce alla qualità percepita tanto quanto il motore stesso.

Ne esistono diverse tipologie. Il cambio manuale impiega una frizione e una leva azionate da chi guida per selezionare i rapporti a mano. Gli automatici tradizionali utilizzano un convertitore di coppia come giunto idraulico e fanno cambiare rapporto a rotismi epicicloidali per via idraulica o elettronica. Il cambio a doppia frizione, o DCT, sfrutta due frizioni per preselezionare il rapporto successivo e ottenere cambiate rapidissime, mentre il variatore continuo, o CVT, rinuncia del tutto ai rapporti fissi e usa una cinghia che scorre tra pulegge a diametro variabile per fornire una gamma di rapporti praticamente infinita.

La tecnologia continua a evolvere insieme al sistema propulsivo che serve. Gli automatici moderni possono offrire otto, nove o dieci rapporti per spremere al massimo sia economia sia prestazioni, e un'elettronica sempre più sofisticata gestisce i tempi delle cambiate e il bloccaggio del convertitore. I veicoli elettrici cambiano del tutto lo scenario: poiché i motori elettrici erogano una coppia elevata fin da zero giri e salgono liberamente a regimi altissimi, nella maggior parte dei casi necessitano di un semplice riduttore a un solo rapporto anziché di un cambio a più marce. A prescindere dal tipo, il cambio resta un elemento centrale della trasmissione, collocato tra il motore e i semiassi, l'albero di trasmissione o il differenziale che portano la potenza alle ruote motrici.