Ripensavo a quanto poco sia conosciuto il cambio manuale, ho pensato di spiegare, in modo semplice, come funziona un cambio manuale "tradizionale". Consiglio la lettura con l'immagine vicino per poter visionare le varie componentistiche, che ho messo in stile puzzle prendendole dal web.
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Partendo dal principio, un motore termico tradizionale comporta due grandi problemi: una volta acceso, necessita di un regime di "minimo" per poter continuare la combustione, necessitando quindi di avere un sistema di trasmissione che scolleghi le ruote dal motore, altrimenti accendendo il motore termico, la macchina si muoverebbe.
L'altro grande problema è che un motore termico, per limiti meccanici, comporta un funzionamento in un range di giri limitato, questo comporta che se utilizzassimo un solo rapporto del cambio, non potremmo raggiungere alte velocità (oppure partire, a seconda del rapporto utilizzato).
Per ovviare a questi problemi vengono utilizzati più rapporti del cambio in modo di diminuire il numero di giri del motore al fine di tenerlo sempre nel suo range ideale, o vicino ad esso.
Partendo dal principio quindi abbiamo il motore, che come detto gira a una certa velocità. Il motore ha il cosiddetto albero motore, che "raccoglie" tutta la forza di rotazione del nostro propulsore e la trasmette all'estremità, verso il cambio.
Per poter regolarizzare le eventuali vibrazioni e permettere una trasmissione del moto rotatorio uniforme, viene utilizzato una sorta di "piatto", che viene collegato al motore,
di nome Volano.
Vedendo dall'immagine con metodo a cascata partendo dal motore i vari componenti, abbiamo quindi albero motore, volano, disco ferodo e campana con spingidisco.
Possiamo pensare al disco ferodo come a un materiale che aiuta a "rallentare" e rendere solido il collegamento tra due parti; se avete presente il funzionamento del ferodo (o pastiglie) dei freni, il funzionamento è simile, cioè avremo una parte in movimento e una ferma e, tramite questo materiale, andremo a renderle entrambe della stessa velocità.
Rendendola semplice, quando noi premiamo il pedale della frizione, scollegando il motore dalle ruote, andiamo a spostare il disco ferodo della frizione dal volano in modo che questo non trasmetta più il movimento all'altra parte (cioè alle ruote).
Per permettere questo distanziamento, dopo il disco ferodo, è posta la campana con spingidisco, ovvero un corpo unico che viene avvitato al volano che contiene al suo interno il disco ferodo.
La campana con spingidisco a lamelle ha, praticamente, tante lamelle che tengono premuto il disco ferodo contro il volano, rendendo quindi tutto il blocco unico in modo di avere la stessa rotazione. Quando andremo a premere la frizione, tramite lo spingidisco, andremo a premere sulle lamelle allontanando quindi il disco ferodo dal volano, scollegando quindi le ruote dal motore.
Attuato questo sistema, ora potremo avere il motore scollegabile dalle ruote, rimane da vedere come collegarlo alle ruote.
Al centro di tutto il gruppo descritto, con azione principale al centro del disco ferodo, è presente un millerighe, come un innesto, che agisce direttamente su quello che viene definito albero primario del cambio, che avrà quindi direttamente il moto dal motore quando la frizione è innestata.
Collegato all'albero primario abbiamo direttamente collegato un albero ausiliario, che a sua volta viene collegato all'albero secondario del cambio.
L'albero secondario del cambio, per comodità, possiamo immaginare (sto semplificando) che abbia SEMPRE il numero di giri delle ruote.
Gli ingranaggi vengono collegati tra di loro, ma il moto tra gli ingranaggi marcia e l'albero secondario viene azionato tramite l'attuazione dell'asta di rimando, banalmente la leva del cambio che abbiamo in abitacolo.
Da qui potete capire che se ho la frizione premuta, scollego il motore dall'albero primario e secondario del cambio, che comunque gireranno insieme finché non toglierò la marcia dall'abitacolo con l'asta di rimando, collegando la marcia successiva (o precedente) e facendo ritornare il tutto in moto solidale tramite la frizione, ecco spiegato il cambio marcia.
Se volessimo andare più nel dettaglio (ma sempre in modo semplice), andando a vedere cosa è collegato a valle dell'albero secondario, normalmente possiamo immaginare un perno che agisce su una ruota più grande, collegata a due piccoli ingranaggi detti satelliti, che permettono la rotazione delle ruote in modo indipendente ma collegato. Il sistema visualizzato in foto è il più semplice (differenziale aperto), poco efficace da un punto di vista sportivo ma il più utilizzato su auto stradali.
Per fare un'altro approfondimento doveroso, quando durante il cambio marcia andiamo a innestare la marcia successiva, non avviciniamo gli ingranaggi direttamente poiché non riusciremmo a innestare il tutto se non a numero di giri perfetto tra albero secondario e albero ausiliario-primario del cambio. Per questa ragione, tra i due ingranaggi viene posto un anello detto sincronizzatore, che permette un poco di slittamento. Questo permette al sincronizzatore stesso, per trascinamento, di far portare la velocità degli alberi ausiliario e primario alla stessa velocità dell'albero secondario del cambio, in modo da evitare la famosa "grattata" in cambiata se non viene rispettato il numero corretto di giri.
Ovviamente in questa analisi non vengono considerati molti fattori, quali sistemi di cuscinetto reggispinta ad azionamento inverso, cambi automatici o cambi a variatore, tripoidi di collegamento, cuscinetti e potrebbero essere interessanti ulteriori approfondimenti quali volani bimassa, frizioni a petali, molle parastrappi, ecc, voglio far presente che questa disamina è solamente per rendere più "semplice" e fruibile a tutti il funzionamento generale di un cambio manuale su auto "comuni" a solo motore termico.
Buona giornata,
Andrea K (Whity Doxon)
