Volkswagen: il cambio DSG a 7 marce

Come la versione a 6 marce, anche il cambio DSG a 7 marce è stato sviluppato interamente dalla Volkswagen. La realizzazione di questo nuovo cambio automatico intelligente ha visto in primo piano l’obiettivo di sposare il comfort di un cambio automatico tradizionale all’efficienza che un cambio manuale presenta in merito a consumo di carburante e prestazioni dinamiche.

Il DSG riduce il consumo di carburante

Nel corso del lavoro di sviluppo del DSG è emerso con sempre maggiore evidenza che questo sistema di trasmissione permette di ridurre sensibilmente il consumo di carburante, e quindi le emissioni nocive, rispetto a qualsiasi altro tipo di cambio automatico. In rapporto a un cambio manuale, infatti, il valore di risparmio può arrivare fino al 12% a seconda della motorizzazione, mentre rispetto a un cambio automatico con convertitore di coppia idraulico si è addirittura a livello del 20%. Considerando un Paese come gli Stati Uniti, classica roccaforte del cambio automatico, diventa subito evidente quale sia l’importanza del DSG in termini di riduzione dei consumi. Ed è per questo che, oltre che in Europa e in numerosi altro Paesi del mondo, la Volkswagen propone già il DSG a 6 marce anche sul mercato nordamericano per la Golf (inclusa la GTI e la R32), la Jetta e la Eos. In Europa il cambio DSG a 6 marce è inoltre disponibile per i modelli Golf Plus, Golf Variant, Touran, Caddy, Passat e Passat Variant, nonché per la Passat CC, la nuova coupé quattro porte della Volkswagen. Su scala mondiale la Volkswagen vende circa 400.000 veicoli all’anno dotati del cambio DSG.

Cambio DSG a 7 marce per i motori dai grandi volumi di vendita

Con il DSG a 7 marce si aggiunge una nuova versione di questo cambio automatico intelligente. Poiché è studiato per sopportare fino a 250 Nm di coppia motrice, le sue potenzialità di risparmio sono disponibili anche in abbinamento con motori di larga diffusione, come il TDI 1.9 105 CV – il Turbodiesel bestseller della Golf – oppure il nuovo TSI 1.4 122 CV, un futuro pezzo forte della gamma di motori a benzina per i modelli Golf e Passat.

Il nuovo DSG è lungo 369 millimetri e pesa soltanto 77 chilogrammi, (DSG a 6 marce: 93 kg). Tecnicamente il DSG a 7 marce si distingue principalmente nei seguenti aspetti principali dalla versione a 6 rapporti:

• 7 marce in avanti invece di 6;
• doppia frizione a secco anziché raffreddata a olio.

La doppia frizione a lamelle del DSG a 6 marce lavora in un bagno d’olio di raffreddamento. Con il DSG a 7 marce è stato realizzato per la prima volta un sistema di frizioni a secco. Ciò fa risultare numerosi vantaggi che, nel loro insieme, producono un rendimento nettamente migliore. Ne è un esempio il fatto che per il nuovo DSG si è potuto eliminare il filtro d’aspirazione, il radiatore dell’olio e le tubazioni di olio idraulico all’interno della scatola del cambio, dal momento che non è più necessario provvedere al raffreddamento delle frizioni a bagno d’olio. Ciò che è rimasto è il “normale” volume di olio per assicurare la lubrificazione e il raffreddamento degli ingranaggi e cuscinetti del cambio. Tutto sommato, l’eliminazione del sistema di raffreddamento delle frizioni ha consentito di ridurre da 6,5 per il DSG a 6 marce a 1,7 litri la quantità d’olio del cambio per il DSG a 7 marce.

Due cambi DSG che si completano

Le due versioni del cambio DSG sono state realizzate per soddisfare esigenze d’uso specifiche: il DSG a 6 marce per fornire prestazioni eccellenti soprattutto in abbinamento con motori di grande cilindrata e molto preformanti, con un’ampia fascia di coppia motrice (fino a 350 Nm); il DSG a 7 marce, invece, essendo studiato in modo mirato per essere abbinato a motori con cilindrata e coppia motrice più piccola (fino a 250 Nm). Ed è proprio qui che il nuovo cambio DSG risponde in modo ideale alle richieste d’uso specifiche, cioè:

• gestione mirata dell’energia richiesta per gli interventi di regolazione e di azionamento delle frizioni;
• maggiore scalarità di trasmissione, per fornire più dinamismo nello spunto da fermo nonché per ridurre il numero di giri e il consumo di carburante nell’impiego con la marcia più alta;
• struttura modulare, al fine di migliorare ulteriormente la robustezza complessiva.

In questo modo le due versioni del cambio DSG coprono insieme una fascia di coppia motrice molto ampia, rappresentando eccellenti soluzioni di trasmissione automatica DSG abbinabile a tutti i motori TDI e TSI.

Settima marcia di tipo overdrive

Sul piano tecnologico il nuovo DSG non solo si distingue dalla versione a 6 marce per le frizioni diverse, ma anche perché dispone di 7 rapporti. La decisione di utilizzare sette marce è stata motivata essenzialmente dalle seguenti ragioni:

• la configurazione a 7 marce ha consentito di usare una rapportatura più corta per la prima marcia, facendo ottenere un maggiore dinamismo nello spunto da fermo;
• nonostante la rapportatura corta della prima marcia, il cambio è caratterizzato da una spaziatura dei rapporti molto confortevole e ravvicinata nonché dalla rapportatura lunga stile overdrive della settima marcia, a tutto favore dei valori di consumo carburante, emissivi e di comfort acustico.

Struttura generale del cambio

Il primo cambio DSG a 7 marce per la grande serie vanta tra i suoi aspetti tecnici più interessanti la presenza di due frizioni a secco, la cui pressione viene regolata da un proprio sistema idraulico. La potenza motrice viene trasmessa dall’albero motore attraverso il volano bimassa e la doppia frizione. Nelle operazioni di cambiata, la frizione 1 viene utilizzata per innestare le marce dispari, mentre la frizione 2 attiva le marce pari e la retromarcia. La conseguenza di questo raffinato sistema è che la trasmissione di potenza dal motore alle ruote non viene più interrotta durante le operazioni di cambio marcia. Ciò trasmette una sensazione di comfort e dinamicità incomparabile.

Responsabili di questa grande efficienza sono, oltre a una intelligente gestione idraulica ed elettronica (modulo meccatronico), le due frizioni nonché due alberi d’entrata e tre alberi di uscita. Questo insieme di elementi permette infatti che la marcia successiva sia costantemente preinnestata, pronta a diventare attiva in un brevissimo tempo. Un esempio: mentre la vettura procede in sesta, la settima è già preinnestata, sebbene non sia ancora attiva. Non appena viene raggiunto il momento ideale per il cambio di marcia, la frizione collegata alla sesta si apre e disinnesta, mentre allo stesso tempo l’altra frizione si chiude innestando immediatamente la settima. Durante ciò si verifica una sorta di sovrapposizione tra l’apertura e la chiusura delle due frizioni, garantendo così operazioni di cambio marcia estremamente confortevoli. L’intero processo di cambio marcia si completa in pochi centesimi di secondo.

Doppia frizione

La doppia frizione è del tipo a secco e si compone di due dischi d’attrito (simili a quelli usati nei cambi manuali) nonché di una piastra centrale, che tramite la rispettiva frizione invia la coppia motrice al relativo albero d’entrata. Il fatto che la doppia frizione a secco sia leggermente più grande della versione in bagno d’olio è dovuto alla posizione delle due frizioni e al materiale necessario per assorbire l’energia formatasi per attrito. La scatola ha una massa maggiore per garantire caratteristiche termiche ottimali, mentre le guarnizioni d’attrito delle due frizioni e del loro meccanismo d’azionamento sono dotate di una superficie d’usura più ampia. La maggiore grandezza della doppia frizione è stata però compensata da un dimensionamento più compatto del cambio, rendendolo utilizzabile anche su modelli come la Polo.

Alberi di entrata

I due alberi di entrata sono disposti su uno stesso asse, quindi tra loro coassiali, e assumono una funzione chiave in termini costruttivi. L’albero di entrata esterno 2 è cavo e alloggia al suo interno l’albero di entrata 1, pieno. I due alberi sono disposti in modo concentrico su cuscinetti a rulli.

L’albero di entrata 1 è abbinato alle marce dispari (1, 3, 5 e 7), mentre l’albero d’entrata 2 gestisce le marce pari (2, 4 e 6) nonché la retromarcia. La separazione delle marce “1” e “R” rende più veloce l’esecuzione di manovre, dato che il passaggio dalla marcia in avanti alla retromarcia avviene solo mediante l’attivazione delle due frizioni. Le due frizioni sono gestite da un proprio sistema idraulico, mentre la loro pressione di appoggio è regolata da valvole elettromagnetiche. Tali valvole sono collegate direttamente con il modulo meccatronico, che ha il compito di coordinare l’intero sistema.

Modulo meccatronico

Il modulo meccatronico, il “cervello” del cambio a doppia frizione della Volkswagen, è la centrale di controllo che gestisce l’intero sistema. In sostanza il modulo meccatronico è composto da una centralina elettronica e da una parte idraulica. Qui vengono analizzate le grandezze rilevate dai sensori (che convertono grandezze fisiche in grandezze elettriche) e comandati gli attuatori (che convertono segnali elettrici in movimenti di posizionamento). Per scendere un po’ più nel dettaglio, il modulo meccatronico, tra le altre cose, comunica e gestisce i dati necessari per il controllo delle frizioni, delle singole marce, delle pressioni e dei diversi livelli di sicurezza. A tal fine sono preposte diverse valvole di modulazione e di comando nonché una serie di valvole a cassetto idrauliche. I dati relativi al cambio vengono scambiati tra la centralina elettronica e la rete di bordo mediante un apposito connettore; viceversa, le informazioni provenienti dalla vettura e dal motore passano attraverso questa interfaccia nel modulo di comando del cambio.

Mentre il modulo meccatronico del DSG a 6 marce lavora con l’olio del cambio, il modulo del DSG a 7 rapporti è realizzato con un proprio circuito idraulico, indipendente dal circuito dell’olio del cambio. Ciò fa risultare tutta una serie di vantaggi:

• il liquido idraulico può essere composto appositamente per le esigenze specifiche del modulo meccatronico, mentre per il cambio si usa un normale olio per cambi manuali. Le caratteristiche operative del modulo meccatronico rimangono molto buone anche nel caso di temperature molto basse, dato che non c’è bisogno di scendere a compromessi per quanto riguarda la viscosità dell’olio;
• l’alto grado di purezza dell’olio idraulico consente di usare le cosiddette valvole cartridge, dotate di tolleranze minime sui componenti. Ciò fa ottenere una chiara riduzione delle fughe d’olio, permettendo di utilizzare una pompa elettrica più semplice.
• rispetto a un circuito idraulico aperto è possibile usare valori di pressione più alti. Ciò permette di impiegare attuatori più piccoli e quindi di ridurre il peso e le dimensioni del cambio;
• il modulo meccatronico può essere assemblato e collaudato interamente prima di essere montato sul cambio;

• l’azionamento della doppia frizione e le operazioni di cambio marcia sono realizzabili anche senza abbinamento con il motore a combustione interna, cosa che rende possibile l’impiego in un sistema di propulsione ibrida con funzionalità di start-stop.