Variomatic

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Trasmissione variomatic (a variatore) di un ciclomotore, evidenti la cinghia e le pulegge

Il cambio a variazione continua o variomatic (comunemente ed erroneamente definito come variatore) è un tipo di trasmissione, montato principalmente su minimoto e su scooter e che sostituisce il cambio meccanico a marce.

Funzionamento e caratteristiche[modifica | modifica sorgente]

Principio di funzionamento del variomatic

La variazione del rapporto di trasmissione si realizza tramite variazione della circonferenza di rotolamento della cinghia sulle due pulegge a superfici coniche contrapposte (vedi figura).

Questa variazione di rapporti è definita da una molla presente nella puleggia condotta e dai rulli presenti nella puleggia motrice; la molla ha il compito di garantire il ritorno del sistema ad uno stato di riduzione maggiore (marcia corta), mentre i rulli hanno il compito opposto (allungare la marcia).

Questo tipo di trasmissione permette d'avere una marcia di lunghezza variabile, modificando automaticamente il rapporto di trasmissione in modo che il motore tenda a rimanere ad un determinato regime di funzionamento e tramite la frizione centrifuga (presente nella puleggia condotta) di scollegare il motore automaticamente dalla ruota quando si toglie gas.

Il variomatic ha creato un nuovo stile di guida motociclistica, semplicissima e adatta a qualsiasi persona dai neofiti agli adulti, in quanto è necessario manovrare solo acceleratore e freni. Come effetto secondario, però, non si ha un controllo ottimale della potenza del motore e della trazione.

Componenti[modifica | modifica sorgente]

Il variomatic (o gruppo variatore) è costituito da vari componenti (parti):

  • Perno variatore o boccola
  • Variatore
  • Variatore (con correttori di coppia)
  • Rulli
  • Guide di gomma
  • Piattino di battuta dei rulli
  • Cinghia di trasmissione
  • Molla di contrasto
  • Correttore di coppia
  • Frizione centrifuga
  • Campana frizione
  • Molle frizione

Rulli e molla di contrasto[modifica | modifica sorgente]

I rulli e la molla di contrasto determinano la lunghezza dei rapporti, mentre la coppia motrice massima trasmissibile invece è determinata solo dalla molla di contrasto, quindi più è dura la molla tanto maggiore sarà la coppia motrice che si potrà trasmettere senza che inizi un insano slittamento della cinghia.
Questi componenti non fanno altro che variare la larghezza delle due coppie di pulegge, in particolare, i rulli incidono sulla larghezza della puleggia motrice collegata al motore, mentre la molla incide sulla larghezza della puleggia condotta dal lato ruota. Ci possono essere varie combinazione di questi componenti (ossia i rulli e la molla di contrasto), che si possono così schematizzare:

Rulli Molla di contrasto Qualità dei rapporti Regimi motore di funzionamento
leggeri morbida media medi
medi morbida scarsa nello spunto bassi
pesanti morbida scarsa nello spunto e ripresa molto bassi
leggeri media scarsa in velocità alti
medi media media medi
pesanti media scarsa nello spunto bassi
leggeri dura scarsa in velocità e ripresa molto alti
medi dura scarsa in velocità alti
pesanti dura media medi

Nello schema sopra riportato, è riportata la colonna dei regimi motore di funzionamento e con essa si può quindi osservare che rulli troppo pesanti o leggeri per il tipo di molla montata siano dannosi per la marcia o per il funzionamento corretto del motore.
Infatti montando rulli troppo leggeri si ha il problema che per poter allungare il rapporto è richiesta dal motore una maggiore velocità di rotazione, dando così, come unico risultato, una non elevata velocità di punta pur avendo un motore a regimi sempre alti.
Nel caso contrario, con i rulli più pesanti, si avrà invece che per poter allungare la marcia basta una ridotta rotazione del motore, con l'inconveniente di avere un motore sempre a regimi bassi e soprattutto uno scarso spunto.

Dunque la condizione ottimale risulta essere quella con il motore ad un regime intermedio, quindi con il motore ai 2/3 dei regimi totali, dato che facendo funzionare il motore a questo regime, si ha un ottimo rapporto di riduzione della trasmissione e un valore di coppia motrice molto vicino al valore massimo, avendo così una buona accelerazione e velocità di punta;
Mentre facendo funzionare il motore al regime di potenza massima, quindi a circa i 3/4 dei regimi totali, si ha il massimo dell'accelerazione, ma si pregiudica la velocità massima e inoltre si ha una condizione più gravosa per il motore.

Da tenere presente che per aver un comportamento (giri/min) costante del motore, la molla di contrasto deve esercitare una forza direttamente proporzionata alla distanza tra l'asse dell'albero motore e dell'asse dei rulli, nel caso la forza esercitata dalla molla aumenti in modo maggiore rispetto all'allontanamento dei rulli dall'albero motore, si avrà un incremento dei regimi motore.

Perno variatore[modifica | modifica sorgente]

Il perno variatore serve per determinare la distanza iniziale dei due componenti della prima puleggia (puleggia motrice). Infatti, variando questa distanza, si può variare la lunghezza del primo rapporto, avendo così uno spunto più o meno vivace, ma questa variazione non è esente da difetti:

  • se si applica un perno lungo si ottiene un rapporto iniziale corto e quindi più spunto e accelerazione, ma se si esagera, si può avere una ridotta velocità di punta e in casi più gravi, con il motore al minimo, si ha la cinghia di trasmissione che non aderisce alle pareti della puleggia e non trasmette nessun moto fino a quando il motore non sale di giri;
  • con un perno corto si rischia d'avere un pessimo spunto (motore basso di regimi alle basse velocità, seguito da un regime motore più elevato alle medie o medio/basse velocità, anche con rulli relativamente leggeri), una bassa accelerazione e una ridotta variazione del rapporto di trasmissione.

Una volta modificata la lunghezza del perno, bisogna regolare la frizione centrifuga, altrimenti nel caso si accorci tale perno, si rischia che non si avverta alcun miglioramento, nel caso invece si allunghi si può rischiare che la frizione sia sempre collegata alla ruota, anche con il motore al regime del minimo.

Variatore, guide di gomma, piattino di battuta dei rulli[modifica | modifica sorgente]

Il variatore fa parte della prima puleggia (puleggia motrice), al suo interno (variatore) sono contenuti i rulli i quali vengono spinti all'esterno (seguendo le guide di gomma del variatore, che ne facilita la scorrevolezza) dalla forza centrifuga, scorrendo sul piattino di battuta dei rulli, il quale determina di quanto il variatore debba chiudersi (chiudendo la prima puleggia) rispetto all'allontanamento dei rulli dal perno dell'albero motore.
Il variatore ha una parte che non scorre assialmente e che può avere delle alette sporgenti per migliorare il raffreddamento del variatore.

L'inclinazione del piattino di battuta dei rulli e delle sedi del variatore risultano quindi molto importanti, perché determinano l'andamento del regime di funzionamento (rpm) durante l'allungamento della marcia (aumento di velocità del veicolo), andando a influire sulla compressione della molla di contrasto, generalmente questi componenti vengono studiati per avere il più possibile un motore a un determinato e costante regime di funzionamento.
Inoltre tali inclinazioni del piattino di battuta dei rulli e delle sedi del variatore, determinano la capacità di variazione del rapporto di riduzione, dove con l'aumento delle inclinazioni di queste sedi, si aumenta la chiusura della puleggia rispetto alla corsa dei rulli, aumentando la capacità di variazione del rapporto di trasmissione, permettendo d'avere un rapporto iniziale più corto, di migliorare l'accelerazione e in alcuni casi di migliorare la velocità di punta.

La chiusura della prima puleggia (puleggia motrice) determina in contemporanea l'allargamento della seconda puleggia (puleggia condotta) munita di correttore di coppia, determinando l'allungamento della marcia (riduzione del rapporto di riduzione).

Variatore rototraslante[modifica | modifica sorgente]

Nelle ultime innovazioni nelle trasmissioni automatiche CVT sono presenti due correttori di coppia nel gruppo trasmissione.

Al tradizionale correttore di coppia presente nella puleggia condotta viene aggiunto un innovativo correttore di coppia nella puleggia mobile motrice.
Questo secondo correttore di coppia permette un movimento rototraslante alla semipuleggia mobile motrice, quindi non si ha più solo il distanziamento e avvicinamento delle due semipulegge ma anche una rotazione tra di esse.

Ha la particolarità e la sensibilità immediata di poter erogare una migliore coppia all'intero gruppo di trasmissione permettendo al motore di esprimere al meglio potenza e rendimento termico.

Il comportamento di questo nuovo correttore è del tutto paragonabile al tradizionale correttore di coppia.[1]

Cinghia di trasmissione e correttore di coppia[modifica | modifica sorgente]

L'azione della seconda puleggia è dovuta alla cinghia di trasmissione che non è estensibile, la quale deve trasmettere il moto dalla prima alla seconda puleggia (puleggia condotta): quindi se la prima puleggia (puleggia motrice) si ingrandisce, obbligatoriamente la seconda (puleggia condotta) si deve ridurre.
La cinghia viene fatta in vari materiali a seconda del quantitativo di forza che deve trasmettere e contribuisce a sua volta a dare un comportamento il più lineare possibile alla trasmissione.

Il correttore di coppia, invece, serve esplicitamente per avere un comportamento più lineare della molla di contrasto e quindi della trasmissione; a seconda del tipo di correttore si avrà un comportamento diverso della molla di contrasto, andando così a variare anche i regimi di rotazione del motore, infatti a seconda del correttore si potrà avere un motore sempre a regimi costanti o con un regime più alto allo spunto, permettendo così una qualità di trasmissione più elevata.

La funzione del correttore di coppia, viene determinata dall'inclinazione delle piste inclinate presenti sul suo collettore, le quali sono vincolate al perno della controparte fissa aiutando il comportamento della molla di contrasto, infatti con un'inclinazione maggiore, si ha come effetto un incremento di forza della molla rispetto all'allungamento della marcia, andando dunque a ridurre il regime del motore, mentre con un'inclinazione minore s'andrà a ridurre l'aumento di forza della molla rispetto all'allungamento della marcia e quindi si avrà un motore ad un regime più elevato, il correttore di coppia a dispetto di tutti gli altri componenti, può agire in modo non direttamente proporzionale tramite l'uso di piste di scorrimento curvilinee, che permettono di variare questo incremento della forza della molla di contrasto.
Questo incremento di forza è dato dal fatto che la forza esercitata sul correttore di coppia viene trasmessa in modo differente rispetto a un piattello mobile tradizionale, grazie appunto alle piste di scorrimento.

Frizione centrifuga, campana e molle frizione[modifica | modifica sorgente]

Questo dispositivo che è presente nella puleggia condotta fa sì che non vi sia la necessità della leva frizione, dato che la frizione è di tipo centrifugo e aderisce alla ruota secondo la velocità di rotazione della seconda puleggia, durezza delle molle frizione e dal peso della stessa frizione, avendo così un'azione di tipo on-off. La frizione quindi non fa altro che collegare la trasmissione alla ruota.

La frizione è regolata in modo tale che la trasmissione (variatore cinghia e la seconda puleggia) alla velocità minima di rotazione (la trasmissione ruota in continuazione), determinata dal rapporto iniziale con il perno del variatore e dal regime minimo del motore, non sia connessa alla ruota e quindi libera di girare. Quando invece il motore sale di giri e allunga la marcia della trasmissione, la frizione collega la trasmissione alla ruota, quest'azione della frizione deve essere effettuata nel più breve tempo possibile, visto che in caso contrario diventa inutile l'utilizzo di un perno variatore lungo, visto che la trasmissione deve allungare il rapporto più del necessario, aumenta il consumo della frizione e risulta più difficile partire in salita.

Inoltre la frizione dovrebbe avere una mescola della parte di contatto con la campana frizione, che permetta un determinato slittamento in caso di bloccaggio della ruota, con il motore a pieno carico, in modo da evitare il suo spegnimento, può essere anche dotata di fori di alleggerimento, che permettono anche un maggiore scambio termico.
I modelli da corsa possono essere fatti con delle alette intagliate sui bordi per riuscire a prendere una maggior quantità d'aria per raffreddare frizioni non originali che girano con una velocità maggiore.

Variazioni[modifica | modifica sorgente]

Il variomatic oltre nella sua struttura classica più o meno sofisticata, viene utilizzato anche in altre versioni modificate, come nel caso dello scooter Yamaha Tmax 500, dove non si usa una frizione centrifuga tradizionale, ma una frizione multidisco simile alle tradizionali, ma azionata automaticamente tramite dei rulli (esattamente come per il variatore) e come altra peculiarità si ha la trasmissione finale, prima a cascata d'ingranaggi e successivamente a doppia cascata di catena[2], quest'ultima verrà successivamente sostituita da una cinghia.

Altro esempio è la moto Aprilia Mana, la quale utilizza anche lei un variomatic, anche in questo caso non con la frizione centrifuga, ma una tradizionale, che in questo caso è gestita dal computer di bordo, mentre la trasmissioen finale è a catena, la particolarità del variatore della Mana è nel fatto che viene gestito tramite il computer di bordo e permette di essere utilizzato in modo automatico, ma con la possibilità di aumentare il rapporto di riduzione (equivale a ridurre di una marcia) o in modo completamente manuale, come se fosse un cambio tradizionale, oltre alla possibilita tramite diverse impostazioni di modificare sia la progressione automatica, sia la spaziatura delle marce nella modalità manuale[3]

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ Progetto Europeo Eco-variatore (Variatore rototraslante)
  2. ^ TMAX500
  3. ^ Aprilia Mana 850

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]

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