Il cambio di una F1, come funziona

Negli ultimi anni la Formula 1 ha visto vari cambiamenti nei regolamenti e le squadre hanno trovato alcune idee innovative e brillanti per far fronte alle nuove normative. Ci sono stati cambiamenti significativi anche con le Power Unit e la trasmissione. 

Secondo le normative vigenti, è obbligatorio che ogni vettura disponga di un cambio a otto marce. Quindi, diamo un’occhiata a come questi motori turbocompressi da 1,6 litri trasmettono la potenza alle ruote.

Per capire meglio, bisogna prima conoscere le basi del sistema di trasmissione e come funziona in una vettura stradale normale.


Trasmissione a cambio manuale

La maggior parte delle autovetture stradali funziona tramite un sistema di trasmissione ad ingranaggi manuali. Di seguito è riportato uno schema di base di un cambio di una normale vettura stradale:

Schema di una trasmissione a cambio manuale.

Il motore genera potenza in forma di movimento rotatorio che viene trasmessa al cambio tramite la frizione e il volano. Adesso analizziamo passo passo l’intero processo.

Motore

La potenza prodotta dal motore viene convertita in un movimento alternativo del pistone, che a sua volta viene convertito in moto rotatorio dell’albero motore utilizzando le bielle; di conseguenza viene trasferito al volano, il quale è collegato all’output dell’albero motore.

  • Quando viene premuto il pedale della frizione, la pressione idraulica dal serbatoio della frizione tende a  forzare la piastra di pressione per muovere contro il volano rotante.
  • Quando il pedale viene rilasciato, la piastra di pressione si sposta verso la piastra della frizione e l’alimentazione del motore viene collegata.

Cambio

Un tipico cambio è costituito dall’albero principale, dall’albero secondario, dalla frizione e dal meccanismo di selezione, chiamato selettore. I rapporti dell’albero primario sono installati direttamente, attraverso degli ingranaggi, sull’albero secondario e ruotano insieme. Gli ingranaggi principali non trasmettono coppia all’albero primario, poiché sono installati su dei cuscinetti.

La potenza viene trasmessa tramite il disco frizione, il quale è collocato direttamente nell’albero primario. Di conseguenza, i valori di coppia e le variazioni velocità sono ottenuti dall’innesto dei rapporti tramite lo shifter, collocato in abitacolo.


Trasmissione a cambio sequenziale [F1]

A differenza del manuale, il sequenziale permette all’automobilista di guidare senza utilizzare il pedale della frizione (poiché assente), ma senza rinunciare al piacere di gestire le cambiate.

Per ragioni di spazio e sicurezza, il comando della frizione nelle monoposto, è predisposto sottoforma di leva direttamente collocata dietro il volante: viene utilizzata per effettuare le partenze in griglia, uscire dai box dopo aver inserito la marcia. 

Mentre lo shifting, viene effettuato tramite dei comandi elettronici collegati alla centralina del cambio, detti “Paddles” e situati dietro il volante appena sopra la leva della frizione.

Soluzione adottata dalla Ferrari: è presente un incavo per inserire le dita, ottenendo così maggior controllo

Nelle vetture da F1, l’intera scatola del cambio, realizzata interamente alluminio, viene inglobata in una struttura in fibra di carbonio, al fine di proteggere l’intero sistema durante le collisioni.

 Tutto il blocco contiene anche lo schema sospensivo della vettura, dai bracci fino alle barre di torsione per ottimizzare il peso e gli spazi al posteriore.

Gearbox Package della Ferrari SF15-T

Scatola del cambio Ferrari SF15-T. Salta all’occhio il freno a disco e il mozzo, al quale viene collegato il semiasse della trasmissione.

Un arricchimento del cambio sequenziale è il cosiddetto quick shifter, un dispositivo che riduce le sollecitazioni in caso di passaggio di marcia con motore sempre in trazione (come avviene durante le competizioni, soprattutto quelle che interessano i prototipi).

 Il sistema taglia l’accensione del motore durante la cambiata. Sempre la Ferrari nel 2007 ha introdotto il cambio ad innesti continui che migliora i risultati già precedentemente ottenuti con il quick shift e rende istantaneo il passaggio da una marcia all’altra, senza dover utilizzare il comando della frizione.

Luigi Gueli

Classe 1996. Studente di Ingegneria Aerospaziale.
Da sempre nutre la passione per tutto ciò che ammette movimento, 4 e 2 ruote comprese.

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