Analisi del cambio Mercedes Doppia frizione 7G-DTC

Dopo aver sottoposto recentemente la nuova Mercedes Classe A ad un lungo Test Drive, SicurAUTO.it esamina ora in dettaglio il nuovo cambio a doppia frizione 7G-DTC che equipaggia la brillante berlina tedesca.

MENO CONSUMI E COSTI DI PRODUZIONE – I cambi automatici a doppia frizione si possono considerare la naturale evoluzione dei più semplici ed economici cambi elettroattuati (i cosiddetti robotizzati), offerti da alcuni anni come optional su molte city car e berline di segmento B. Il concetto di base di un cambio automatico robotizzato consiste nell'utilizzo di servomeccanismi attuatori gestiti da centralina elettronica, operanti su un cambio ad ingranaggi e sulla frizione, al fine di rendere automatico il passaggio delle marce, con possibilità di inserimento manuale di tipo sequenziale, eliminando il pedale della frizione. I vantaggi rispetto ad un cambio automatico di tipo idraulico con convertitore di coppia, consistono essenzialmente in un minore assorbimento di potenza (quindi minor consumo di carburante) e una maggiore semplicità costruttiva (minori costi di produzione).

CON DUE FRIZIONI SI CAMBIA PRIMA – I cambi elettroattuati a singola frizione, allo stato dell'arte, presentano ancora alcuni limiti funzionali riassumibili in una certa lentezza nei cambi marcia a salire e nel kick down (scalata automatica a fondo gas), specie in piena accelerazione, derivante dalla necessità di tagliare la coppia motrice durante il passaggio di rapporto, unitamente a cambi marcia a volte bruschi tra 1^ e 2^ e viceversa. Con i cambi a doppia frizione questi aspetti negativi vengono risolti drasticamente, ottenendo tempi di cambiata rapidissimi, sia in automatico che nell'uso manuale sequenziale. Tuttavia, un moderno cambio automatico con convertitore di coppia e gestione elettronica, di ultima generazione (come ad esempio le recenti unità a 6-7-8 rapporti), nell'uso pratico si rivela ancora migliore in termini di rapidità e dolcezza di passaggi marce, senza trascurare l'aumento di coppia motrice dovuta al convertitore, a parità di motorizzazione.

PORSCHE TRA LE PRIME – Storicamente, le prime valide applicazioni del cambio doppia frizione sono attribuibili alla Porsche che, a partire dal 1984, applicò con successo il cambio PDK sulla 962, prototipo da competizione Gruppo C. In questo caso, alla luce della destinazione esclusivamente agonistica del sistema, era previsto solo l'uso in modalità manuale sequenziale tramite leva al pavimento o pulsanti al volante. Anche la britannica AP realizzò nei primi anni '80 dei cambi a doppia frizione per vetture di piccola cilindrata.

VIA L'AUTO TRONIC, ARRIVA IL 7G-DTC – Il cambio 7G-DTC (Dual Clutch Transmission) montato sulla nuova Mercedes Classe A è un 7 marce doppia frizione e sostituisce il precedente cambio Auto Tronic a variazione continua. Il gruppo 7G-DCT della Classe A è dimensionato per gestire una coppia di 350 Nm e una potenza di 155 kW (212 CV). Dispone di 3 modalità di uso: Economy, Sport, Manuale. La levetta di selezione “Direct Select”, delle funzioni basilari (parcheggio P, folle N, marcia avanti D, retromarcia R) è posizionata a dx. accanto al volante, mentre dietro il volante troviamo le due palette per il passaggio marce in modalità manuale sequenziale. Il tasto per programmare le modalità E-S è posto invece nel pannello comandi della consolle centrale, in posizione non proprio intuitiva. In modalità E i passaggi marce vengono programmati su uno stile di guida economico, a bassi regimi, onde ottenere consumi ridotti. In modalità S si programma uno stile di guida sportivo con passaggi marce ritardati a regimi più alti.

DUE CAMBI IN UNO – Il cambio 7G-DCT è diviso in 2 unità ciascuna provvista della propria frizione. Il semicambio 1 gestisce le marce dispari (1^-3^,5^-7^), l'altro le marce pari e la retromarcia (2^- 4^- 6^+RM). Al posto di una frizione tradizionale monodisco a secco (come sulla Giulietta TCT), abbiamo 2 pacchi frizione multidisco a bagno d'olio, concentriche (simili a quelle di tipo motociclistico), di diametro diverso. Il pacco frizione esterno (K1), di diametro maggiore, è dedicato alla 1^ marcia (ed alle altre dispari) per offrire maggiore superficie di attrito onde far fronte alla forte coppia in fase di spunto. Il pacco frizione interno è collegato invece alle marce pari+RM. Nel semicambio 1 il moto viene trasmesso tramite l'ingranaggio fisso collegato all'albero interno. Nel semicambio 2 la trasmissione del moto avviene tramite l'ingranaggio collegato all'albero cavo. Le 2 frizioni vengono attivate alternativamente tramite un comando elettroidraulico. A seconda delle motorizzazioni i pacchi frizioni possono essere a 4 dischi per coppie max. di 350 Nm oppure a 5 dischi per coppie fino a 400 Nm. In marcia è sempre innestato un solo rapporto, mentre la marcia che presumibilmente dovrà essere inserita successivamente, viene già pre-impostata dalla gestione del cambio. Questo avviene con la relativa frizione ancora aperta, quindi non è ancora possibile nessuna trasmissione di coppia. La trasmissione del moto avviene tramite l'ingranaggio fisso dell'albero cavo esterno (vedi schema) e i relativi ingranaggi folli degli alberi di uscita.

CAMBIO DEL FLUSSO DI COPPIA – Il cambio del flusso di coppia viene realizzato mediante un comando denominato “a sovrapposizione”: la trasmissione della coppia tramite la frizione K1, viene ridotta in misura proporzionale all'aumento di coppia trasmessa attraverso la frizione K2. Nell'arco di una breve fascia temporale prevista per il trasferimento di coppia, la centralina gestione motore riduce la coppia del motore. Per inserire una marcia si utilizza una pressione idraulica. La forcella di comando spinge il manicotto scorrevole verso il manicotto sincronizzatore, ottenendo l'innesto della marcia. Dei magneti permanenti fissati alle forcelle segnalano alla centralina cambio, la marcia inserita.

DUE POMPE IN AZIONE – La pompa primaria assicura l'alimentazione di olio al cambio. L'azionamento della pompa primaria avviene tramite una coppia di ingranaggi: quello conduttore è solidale alla doppia frizione . La pressione di esercizio della pompa varia tra 3,5 e 22 bar in funzione del regime di rotazione motore. La pompa olio elettrica (pressione di esercizio max. 8 bar), coadiuva con la pompa primaria ai bassi regimi per compensare i ridotti volumi di portata olio. Inoltre, in modalità Start&Stop la pompa elettrica assicura la pressione necessaria prima della ripartenza per minimizzare il ritardo. Un'altra funzione della pompa elettrica è quella di ridurre la temperatura delle frizioni in caso di temperature olio elevate. Sulla scatola cambio è presente uno scambiatore di calore per il raffreddamento dell'olio. Il calore dell'olio viene ceduto al liquido di raffreddamento. La temperatura dell'olio viene rilevata da un sensore che provvede ad inviare l'input alla centralina.

UNITÀ DI COMANDO – L'unità di comando del cambio doppia frizione è alloggiata nella coppa olio del cambio. Essa registra i vari segnali in entrata e trasforma le informazioni della centralina in funzioni idrauliche. Tramite le elettrovalvole di regolazione e di commutazione, i cassetti regolatori e i cassetti distributori, viene generato il corretto flusso idraulico ai pistoni attuatori delle marce e delle frizioni. Tramite i sensori di pressione, la centralina rileva la pressione olio istantanea delle frizioni K1 e K2. Questo valore viene utilizzato per la regolazione della pressione olio di entrambe le frizioni in funzione delle condizioni di esercizio. La centralina del cambio è programmabile tramite la programmazione “Flash” e codificabile. Essa è integrata nell'unità di comando ubicata, come già visto, nella coppa olio del cambio. La centralina rileva le condizioni istantanee della vettura e controlla tutte le operazioni di inserimento marce, valutando il comfort degli innesti e la situazione di marcia. A tal fine, tramite il CAN (Controller Area Network) della trasmissione (CAN C) è collegata alla rete CAN della vettura e scambia dati con le altre centraline. Nell'unità di comando del cambio sono inseriti il sensore temperatura frizioni che rileva la temperatura dell'olio di ritorno delle frizioni K1 e K2. Questo sensore funziona sul principio delle resistenze NTC (Negative Temperature Coefficient) che riducono la resistenza all'aumentare della temperatura. I sensori del numero di giri dell'albero interno e dell'albero cavo sono ad effetto Hall con ruota fonica. Essi rilevano anche il senso di rotazione. Il sensore del numero di giri motore è del tipo induttivo con ruota fonica e rileva il segnale sulla pompa dell'olio.

INTERVALLI MANUTENZIONE OLIO

• 100 mila Km/5 anni (compreso sostituzione filtri mandata e aspirazione)
• Quantità olio: 4,7 litri
• Il controllo livello è possibile solo con procedura guidata X Entry in un range di temperature comprese tra 40°C e 70°C
• Tipo di olio: Shell DCT M1 – Denominazione Mercedes Benz: MB ATF 134 FE

FUNZIONAMENTO IN EMERGENZA – In caso di avaria dei singoli componenti del cambio, la centralina attiva la modalità di emergenza memorizzata nella mappatura. L'obiettivo primario di tale procedura è quello di garantire la protezione dei componenti e dare la possibilità al guidatore di condurre la vettura presso un'officina Mercedes-Benz. Se la temperatura dell'olio supera il valore di soglia predefinito (ad es. a causa di ripetute partenze in salita con temperature esterne elevate), la gestione del motore riduce la potenza in rapporto alla temperatura dell'olio, finchè questa non ritorna al di sotto del valore di soglia. Inoltre, in questa fase, viene interdetta la selezione in modalità manuale (M). Il guidatore ha comunque la possibilità di verificare la temperatura dell'olio cambio mediante il display multifunzione. Fino a un valore di 120°C è possibile proseguire la marcia fino alla più vicina officina Mercedes-Benz.